DE102013206108A1

DE102013206108A1 - Annäherungsschalteranordnung und aktivierungsverfahren mit einer untersuchungsbetriebsart

Info

Publication number: DE102013206108A1
Application number: DE102013206108A
Authority: DE
Inventors: Pietro Buttolo; Stuart C. Salter; Cornel Lewis Gardner; James Stuart Rankin; Matthew Majkowski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-10-17
Also published as: CN103378841B; CN103378841A; US20130271157A1; US8933708B2

Abstract

Es werden eine Annäherungsschalteranordnung und ein Verfahren zur Erfassung der Aktivierung einer Annäherungsschalteranordnung geschaffen. Die Anordnung enthält mehrere Annäherungsschalter, die jeweils einen Annäherungssensor, der ein Abfühlaktivierungsfeld bereitstellt, und eine Steuerschaltungsanordnung, die das Aktivierungsfeld jedes Annäherungsschalters verarbeitet, um eine Aktivierung abzufühlen, aufweisen. Die Steuerschaltungsanordnung überwacht das Signal in Reaktion auf das Aktivierungsfeld und bestimmt eine differentielle Änderung des erzeugten Signals und erzeugt ferner eine Aktivierungsausgabe, wenn das Differentialsignal einen Schwellenwert übersteigt. Ferner unterscheidet die Steuerschaltungsanordnung eine Aktivierung von einer Untersuchung der mehreren Schalter und kann sie bei Erfassung eines stabilen Signals eine Aktivierung bestimmen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Schalter und insbesondere auf Annäherungsschalter mit einer verbesserten Bestimmung der Schalteraktivierung.
Kraftfahrzeuge sind üblicherweise mit verschiedenen durch Nutzer zu betätigenden Schaltern wie etwa Schaltern zum Betreiben von Vorrichtungen einschließlich elektrischer Fensterheber, Scheinwerfer, Scheibenwischer, Schiebedächer oder Sonnendächer, der Innenraumbeleuchtung, Radio- und Infotainmentvorrichtungen und verschiedener anderer Vorrichtungen ausgestattet. Im Allgemeinen müssen diese Arten von Schaltern durch einen Nutzer betätigt werden, um eine Vorrichtung zu aktivieren oder zu deaktivieren oder um eine Art einer Steuerfunktion auszuführen. Annäherungsschalter wie etwa kapazitive Schalter nutzen einen oder mehrere Annäherungssensoren, um ein Abfühlaktivierungsfeld zu erzeugen und um Änderungen an dem Aktivierungsfeld, die eine Nutzerbetätigung des Schalters angeben, die üblicherweise durch Finger eines Nutzers in nächster Nähe oder in Kontakt mit dem Sensor verursacht wird, abzufühlen. Üblicherweise sind kapazitive Schalter zum Erfassen einer Nutzerbetätigung des Schalters auf der Grundlage eines Vergleichs des Erfassungsaktivierungsfelds mit einem Schwellenwert konfiguriert.
Häufig nutzen Schalteranordnungen mehrere kapazitive Schalter in nächster Nähe zueinander, wobei sie allgemein erfordern, dass ein Nutzer einen einzelnen gewünschten kapazitiven Schalter auswählt, um die beabsichtigte Operation auszuführen. In einigen Anwendungen wie etwa bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug besitzt der Fahrer des Fahrzeugs wegen der Ablenkung des Fahrers beschränkte Fähigkeit, die Schalter zu sehen. In solchen Anwendungen ist es erwünscht zu ermöglichen, dass der Nutzer die Schalteranordnung auf eine bestimmte Schaltfläche hin untersucht, während eine vorzeitige Bestimmung der Schalteraktivierung vermieden wird. Somit ist es erwünscht zu unterscheiden, ob der Nutzer einen Schalter zu aktivieren beabsichtigt oder einfach auf eine spezifische Schalterschaltfläche hin untersucht, während er sich auf eine Aufgabe mit höherer Priorität wie etwa das Fahren konzentriert oder keinen Schalter zu aktivieren beabsichtigt. Dementsprechend ist es erwünscht, eine Annäherungsschalteranordnung zu schaffen, die die Verwendung von Annäherungsschaltern durch eine Person wie etwa einen Fahrer eines Fahrzeugs verbessert.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Auswählen eines Annäherungsschalters geschaffen. Das Verfahren enthält die Schritte des Erzeugens mehrerer Aktivierungsfelder mit mehreren Annäherungssensoren und des Überwachens von Signalen, die die Aktivierungsfelder angeben. Außerdem enthält das Verfahren die Schritte des Erfassens des Gleitens eines Objekts relativ zu den Sensoren in einer Untersuchungsbetriebsart und des Erfassens eines Maximalsignals. Ferner enthält das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer Aktivierungsausgabe, wenn das Maximalsignal eine stabile Amplitude aufweist.
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Auswählen eines Annäherungsschalters geschaffen. Das Verfahren enthält die Schritte des Erzeugens mehrerer Aktivierungsfelder mit mehreren Annäherungssensoren und des Überwachens von Signalen, die die Aktivierungsfelder angeben. Außerdem enthält das Verfahren die Schritte des Erfassens des Gleitens des Fingers eines Nutzers auf der Grundlage mehrerer Signale und des Eintretens in eine Untersuchungsbetriebsart. Außerdem enthält das Verfahren die Schritte des Verhinderns einer Aktivierung des Schalters bei leichter Berührung in der Untersuchungsbetriebsart und des Erfassens eines Maximalsignals. Ferner enthält das Verfahren den Schritt des Erzeugens einer Aktivierungsausgabe, wenn das Maximalsignal eine stabile Amplitude aufweist.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Annäherungsschalteranordnung geschaffen. Die Annäherungsschalteranordnung enthält mehrere Annäherungsschalter, die jeweils ein Abfühlaktivierungsfeld bereitstellen. Ferner enthält die Annäherungsschalteranordnung eine Steuerschaltungsanordnung, die das Aktivierungsfeld jedes Annäherungsschalters verarbeitet, um eine Aktivierung abzufühlen. Die Steuerschaltungsanordnung überwacht Signale, die die Aktivierungsfelder angeben, erfasst das Gleiten eines Objekts relativ zu den Schaltern in einer Untersuchungsbetriebsart, erfasst ein Maximalsignal und erzeugt eine Aktivierungsausgabe, wenn das Maximalsignal eine stabile Amplitude aufweist.
Diese und weitere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden vom Fachmann auf dem Gebiet beim genauen Lesen der folgenden Beschreibung, der Ansprüche und der beigefügten Zeichnungen verstanden und gewürdigt.
In den Zeichnungen ist:
1 eine perspektivische Ansicht eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, der eine Dachkonsole aufweist, die eine Annäherungsschalteranordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform aufweist;
2 eine vergrößerte Ansicht der in 1 gezeigten Dachkonsole und Annäherungsschalteranordnung;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht längs der Linie III-III in 2, die eine Anordnung von Annäherungsschaltern in Bezug zum Finger eines Nutzers zeigt;
4 eine schematische Darstellung eines in jedem der in 3 gezeigten kapazitiven Schalter genutzten kapazitiven Sensors;
5 ein Blockschaltplan, der die Annäherungsschalteranordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
6 ein Graph, der den Signalzählwert für einen einem kapazitiven Sensor zugeordneten Kanal darstellt, wobei er ein Aktivierungsbewegungsprofil zeigt;
7 ein Graph, der den Signalzählwert für zwei den kapazitiven Sensoren zugeordnete Kanäle zeigt, wobei er ein Profil für die Gleit-Untersuchungs-/Absuchbewegung darstellt;
8 ein Graph, der einen Signalzählwert für einen den kapazitiven Sensoren zugeordneten Signalkanal darstellt, wobei er ein Profil für langsame Aktivierungsbewegung zeigt;
9 ein Graph, der den Signalzählwert für zwei den kapazitiven Sensoren zugeordnete Kanäle darstellt, wobei er ein Profil für die schnelle Gleit-Untersuchungs-/Absuchbewegung zeigt;
10 ein Graph, der den Signalzählwert für drei den kapazitiven Sensoren zugeordnete Kanäle in einer Untersuchungs-/Absuchbetriebsart darstellt, wobei er eine stabile Druckbetätigung bei dem Spitzenwert in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
11 ein Graph, der den Signalzählwert für drei den kapazitiven Sensoren zugeordnete Kanäle in einer Untersuchungs-/Absuchbetriebsart darstellt, wobei er eine stabile Druckaktivierung beim Signalabfall unter den Spitzenwert in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform darstellt;
12 ein Graph, der den Signalzählwert für drei den kapazitiven Sensoren zugeordnete Kanäle in einer Untersuchungs-/Absuchbetriebsart darstellt, wobei er einen erhöhten stabilen Druck auf eine Druckfläche zum Aktivieren eines Schalters in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform darstellt;
13 ein Graph, der den Signalzählwert für drei den kapazitiven Sensoren zugeordnete Kanäle in einer Untersuchungsbetriebsart und die Auswahl einer Druckfläche auf der Grundlage eines erhöhten stabilen Drucks in Übereinstimmung mit einer weiteren Ausführungsform darstellt;
14 ein Zustandsdiagramm, das fünf Zustände der kapazitiven Schalteranordnung, die mit einer Zustandsmaschine implementiert werden, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
15 ein Ablaufplan, der eine Routine zum Ausführen eines Verfahrens zum Aktivieren eines Schalters der Schalteranordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform darstellt;
16 ein Ablaufplan, der die Verarbeitung der Schalteraktivierung und des Schalterfreigebens darstellt;
17 ein Ablaufplan, der eine Logik zum Schalten zwischen dem Schalter-nicht-Zustand und dem Schalter-aktiv-Zustand darstellt;
18 ein Ablaufplan, der eine Logik zum Schalten aus dem aktiven Schalterzustand in den Schalter-nicht-Zustand oder in den Schalterschwellenwertzustand darstellt;
19 ein Ablaufplan, der eine Routine zum Schalten zwischen dem Schalterschwellenwertzustand und dem Schalterabsuchzustand darstellt; und
20 ein Ablaufplan, der ein Verfahren einer virtuellen Schaltfläche darstellt, das den Schalterabsuchzustand implementiert.
Nach Bedarf werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; allerdings sind die offenbarten Ausführungsformen selbstverständlich lediglich beispielhaft für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendig für einen genauen Entwurf; einige schematische Darstellungen können überhöht oder minimiert sein, um eine Funktionsübersicht zu zeigen. Somit sind die spezifischen hier offenbarten Struktur- und Funktionseinzelheiten nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um dem Fachmann auf dem Gebiet die verschiedenartige Nutzung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
In 1 und 2 ist allgemein der Innenraum eines Kraftfahrzeugs 10 dargestellt, der einen Fahrgastraum und eine Schalteranordnung 20, die mehrere Annäherungsschalter 22 nutzt, die eine Schalteraktivierungsüberwachung und -bestimmung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform aufweisen, aufweist.
Das Fahrzeug 10 enthält allgemein eine Dachkonsole 12, die an dem Dachhimmel an der Unterseite des Dachs oder der Decke an der Oberseite des Fahrzeugfahrgastraums, allgemein über dem vorderen Fahrgastsitzbereich, montiert ist. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform weist die Schalteranordnung 20 mehrere Annäherungsschalter 22 auf, die in der Dachkonsole 12 nahe beieinander angeordnet sind. Die verschiedenen Annäherungsschalter 22 können irgendwelche einer Anzahl von Fahrzeugvorrichtungen und -funktionen steuern wie etwa die Bewegung eines Sonnendachs oder Schiebedachs 16 steuern, die Bewegung des Schiebedachschirms 18 steuern, die Aktivierung einer oder mehrerer Beleuchtungsvorrichtungen wie etwa einer Innenraum-Kartenleuchte/Leseleuchte und einer Innenraumdeckenleuchte 30 steuern und verschiedene andere Vorrichtungen und Funktionen steuern. Allerdings wird gewürdigt werden, dass sich die Annäherungsschalter 22 in Übereinstimmung mit verschiedenen Fahrzeuganwendungen an einem anderen Ort in dem Fahrzeug 10 wie etwa in dem Armaturenbrett, an anderen Konsolen wie etwa einer Mittelkonsole, integriert in eine Berührungsbildschirmanzeige 14 für ein Radio- oder Infotainmentsystem wie etwa eine Navigations- und/oder Audioanzeige befinden können oder anderswo an Bord des Fahrzeugs 10 befinden können.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform sind die Annäherungsschalter 22 hier als kapazitive Schalter gezeigt und beschrieben. Jeder Annäherungsschalter 22 enthält wenigstens einen Annäherungssensor, der ein Abfühlaktivierungsfeld zum Abfühlen des Kontakts oder der nächsten Nähe (z. B. innerhalb eines Millimeters) eines Nutzers in Bezug auf den einen oder die mehrere Annäherungssensoren wie etwa einer Streifbewegung des Fingers eines Nutzers bereitstellt. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet ersichtlich sein sollte, ist das Abfühlaktivierungsfeld jedes Annäherungsschalters 22 in der beispielhaften Ausführungsform somit ein kapazitives Feld, wobei der Finger eines Nutzers Eigenschaften der elektrischen Leitfähigkeit und dielektrische Eigenschaften aufweist, die eine Änderung oder Störung in dem Abfühlaktivierungsfeld veranlassen. Allerdings wird vom Fachmann auf dem Gebiet gewürdigt werden, dass zusätzliche oder alternative Typen von Annäherungssensoren wie etwa, aber nicht beschränkt auf, induktive Sensoren, optische Sensoren, Temperatursensoren, Widerstandssensoren oder Ähnliches oder eine Kombination davon verwendet werden können. Beispielhafte Annäherungssensoren sind in dem ATMEL® Touch Sensors Design Guide 10620 D-AT42-04/09, 9. April 2009, beschrieben, dessen gesamte Bezugnahme hier durch Literaturhinweis eingefügt ist.
Die in 1 und 2 gezeigten Annäherungsschalter 22 stellen jeweils eine Steuerung einer Fahrzeugkomponente oder einer Vorrichtung bereit oder stellen eine bestimmte Steuerfunktion bereit. Einer oder mehrere der Annäherungsschalter 22 können der Steuerung der Bewegung eines Sonnendachs oder Schiebedachs 16 in der Weise, dass auf der Grundlage eines Steueralgorithmus veranlasst wird, dass sich das Schiebedach 16 in einer Öffnungs- oder Schließrichtung bewegt, dass das Schiebedach gekippt wird oder dass die Bewegung des Schiebedachs angehalten wird, gewidmet sein. Einer oder mehrere andere Annäherungsschalter 22 können der Steuerung der Bewegung eines Schiebedachschirms 18 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung gewidmet sein. Sowohl das Schiebedach 16 als auch der Schirm 18 können in Reaktion auf eine Betätigung des entsprechenden Annäherungsschalters 22 durch einen Elektromotor betätigt werden. Andere Annäherungsschalter 22 können dem Steuern anderer Vorrichtungen wie etwa dem Einschalten einer Innenraum-Kartenleuchte/Leseleuchte 30, dem Ausschalten einer Innenraum-Kartenleuchte/Leseleuchte 30, dem Ein- und Ausschalten einer Innenraumdeckenleuchte, dem Entriegeln eines Kofferraums, dem Öffnen einer Heckklappe oder dem Abschalten eines Türlichtschalters gewidmet sein. Zusätzliche Steuerungen über die Annäherungsschalter 22 können das Betätigen elektrischer Türfensterheber nach oben und unten enthalten. Mittels der hier beschriebenen Annäherungsschalter 22 können verschiedene andere Fahrzeugsteuerungen gesteuert werden.
In 3 ist ein Abschnitt der Annäherungsschalteranordnung 20 dargestellt, der eine Anordnung dreier hintereinander angeordneter Annäherungsschalter 22 in enger Beziehung zueinander in Bezug auf den Finger 34 eines Nutzers während der Verwendung der Schalteranordnung 20 aufweist. Jeder Annäherungsschalter 22 enthält einen oder mehrere Annäherungssensoren 24, um ein Abfühlaktivierungsfeld zu erzeugen. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann jeder der Annäherungssensoren 24 dadurch gebildet werden, dass leitende Tinte auf die obere Oberfläche der Polymerdachkonsole 12 gedruckt wird. Ein Beispiel eines Annäherungssensors 24 mit gedruckter Tinte ist in 4 gezeigt und weist allgemein eine Ansteuerelektrode 26 und eine Empfangselektrode 28 auf, die jeweils ineinandergreifende Finger zum Erzeugen eines kapazitiven Felds 32 aufweisen. Es wird gewürdigt werden, dass jeder der Annäherungssensoren 24 in Übereinstimmung mit anderen Ausführungsformen auf andere Weise wie etwa durch Montieren einer vorgeformten leitenden Leitungsbahn auf einem Substrat gebildet werden kann. Die Ansteuerelektrode 26 empfängt Rechteckschwingungs-Ansteuerimpulse, die mit der Spannung V_I angelegt werden. Die Empfangselektrode 28 weist einen Ausgang zum Erzeugen einer Ausgangsspannung V_O auf. Es wird gewürdigt werden, dass die Elektroden 26 und 28 in verschiedenen anderen Konfigurationen angeordnet sein können, um das kapazitive Feld als das Aktivierungsfeld 32 zu erzeugen.
In der hier gezeigten und beschriebenen Ausführungsform wird an die Ansteuerelektrode 26 jedes Annäherungssensors 24 eine Spannungseingabe V_I als Rechteckschwingungsimpulse, die einen Ladeimpulszyklus aufweisen, der ausreicht, die Empfangselektrode 28 auf eine gewünschte Spannung zu laden, angelegt. Dadurch dient die Empfangselektrode 28 als eine Messelektrode. In der gezeigten Ausführungsform überschneiden sich angrenzende Abfühlaktivierungsfelder 32, die durch angrenzende Annäherungsschalter 22 erzeugt werden, etwas, wobei die Überschneidung in anderen Ausführungsformen aber nicht vorhanden zu sein braucht. Wenn ein Nutzer oder Betreiber wie etwa der Finger 34 des Nutzers in ein Aktivierungsfeld 32 eintritt, erfasst die Annäherungsschalteranordnung 20 die durch den Finger 34 an dem Aktivierungsfeld 32 verursachte Störung und bestimmt sie, ob die Störung ausreicht, um den entsprechenden Annäherungsschalter 22 zu aktivieren. Die Störung des Aktivierungsfelds 32 wird dadurch erfasst, dass das dem entsprechenden Signalkanal zugeordnete Ladungsimpulssignal verarbeitet wird. Wenn der Finger 34 des Nutzers zwei Aktivierungsfelder 32 berührt, erfasst die Annäherungsschalteranordnung 20 die Störung beider berührter Aktivierungsfelder 32 über getrennte Signalkanäle. Jeder Annäherungsschalter 22 weist seinen eigenen dedizierten Signalkanal auf, der Ladungsimpulszählwerte erzeugt, die wie hier diskutiert verarbeitet werden.
In 5 ist die Annäherungsschalteranordnung 20 in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform dargestellt. Es sind mehrere Annäherungssensoren 24 gezeigt, die Eingaben in einen Kontroller 40 wie etwa in einen MikroKontroller bereitstellen. Der Kontroller 40 kann eine Steuerschaltungsanordnung wie etwa einen Mikroprozessor 42 und einen Speicher 48 enthalten. Die Steuerschaltungsanordnung kann eine Erfassungssteuerschaltungsanordnung enthalten, die das Aktivierungsfeld jedes Sensors 22 verarbeitet, um durch Vergleichen des Aktivierungsfeldsignals mit einem oder mit mehreren Schwellenwerten gemäß einer oder mehreren Steuerroutinen eine Nutzeraktivierung des entsprechenden Schalters zu erfassen. Es wird gewürdigt werden, dass eine andere analoge und/oder digitale Steuerschaltungsanordnung genutzt werden kann, um jedes Aktivierungsfeld zu verarbeiten, die Nutzeraktivierung zu bestimmen und eine Aktion zu initiieren. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann der Kontroller 40 ein QMatrix-Erfassungsverfahren nutzen, das von ATMEL^® verfügbar ist. Das ATMEL-Erfassungsverfahren nutzt einen WINDOWS^®-Host-C/C++-Compiler und -Debugger WinAVR, um die Entwicklung zu vereinfachen, und zum Testen das Hilfsmittel Hawkeye, das die Überwachung des internen Zustands kritischer Variablen in der Software sowie das Erheben von Protokollen von Daten für die Nachverarbeitung in Echtzeit zulässt.
Der Kontroller 40 stellt für eine oder mehrere Vorrichtungen, die zum Ausführen dedizierter Aktionen in Reaktion auf die richtige Aktivierung eines Annäherungsschalters konfiguriert sind, ein Ausgangssignal bereit. Die eine oder die mehreren Vorrichtungen können z. B. ein Schiebedach 16 mit einem Motor zum Bewegen der Schiebedachscheibe zwischen einer offenen und einer geschlossenen und einer geneigten Stellung, einen Schiebedachschirm 18, der sich zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegt, und Beleuchtungsvorrichtungen 30, die ein- und ausgeschaltet werden können, enthalten. Es können andere Vorrichtungen wie etwa ein Radio zum Ausführen von Ein- und Aus-Funktionen, zur Lautstärkesteuerung, zur Sendersuche und andere Typen von Vorrichtungen zum Ausführen anderer dedizierter Funktionen gesteuert werden. Einer der Annäherungsschalter 22 kann dem Betätigen des Schiebedachs, um es zu schließen, gewidmet sein, ein anderer Annäherungsschalter 22 kann dem Betätigen des Schiebedachs, um es zu öffnen, gewidmet sein und ein weiterer Schalter 22 kann dem Betätigen des Schiebedachs in eine geneigte Stellung gewidmet sein, wobei diese alle veranlassen, dass ein Motor das Schiebedach in eine gewünschte Stellung bewegt. Der Schiebedachschirm 18 kann in Reaktion auf einen Annäherungsschalter 22 geöffnet werden und kann in Reaktion auf einen anderen Annäherungsschalter 22 geschlossen werden.
Ferner ist der Kontroller 40 mit einem mit dem Mikroprozessor 42 gekoppelten Analog/Digital-Komparator (A/D-Komparator) 44 gezeigt. Der A/D-Komparator 44 empfängt die Spannungsausgabe V_O von jedem der Annäherungsschalter 22, setzt das analoge Signal in ein digitales Signal um und stellt das digitale Signal für den Mikroprozessor 42 bereit. Außerdem enthält der Kontroller 40 einen Impulszähler 46, der mit dem Mikroprozessor 42 gekoppelt ist. Der Impulszähler 46 zählt die Ladungssignalimpulse, die an jede Ansteuerelektrode jedes Annäherungssensors angelegt werden, führt eine Zählung der Impulse aus, die notwendig sind, um den Kondensator zu laden, bis die Spannungsausgabe V_O eine vorgegebene Spannung erreicht, und stellt den Zählwert für den Mikroprozessor 42 bereit. Der Impulszählwert gibt die Kapazitätsänderung des entsprechenden kapazitiven Sensors an. Ferner ist der Kontroller 40 in Kommunikation mit einem impulsbreitenmodulierten Ansteuerpuffer 15 gezeigt. Der Kontroller 40 stellt für den impulsbreitenmodulierten Ansteuerpuffer 15 ein impulsbreitenmoduliertes Signal bereit, um eine Rechteckschwingungs-Impulsfolge V_I zu erzeugen, die an jede Ansteuerelektrode jedes Annäherungssensors/-schalters 22 angelegt wird. Der Kontroller 40 verarbeitet eine im Speicher gespeicherte Steuerroutine 100, um einen der Annäherungsschalter zu überwachen und eine Bestimmung hinsichtlich seiner Aktivierung vorzunehmen.
In den 6–13 ist die Änderung von Sensorladungsimpuls-Zählwerten, die als Δ Sensorzählwert für mehrere Signalkanäle gezeigt sind, die mehreren Annäherungsschaltern 22 wie etwa den drei in 3 gezeigten Schaltern 22 zugeordnet sind, in Übereinstimmung mit verschiedenen Beispielen dargestellt. Die Änderung des Sensorladungsimpuls-Zählwerts ist die Differenz zwischen einem initialisierten Referenzzählwert, ohne dass irgendein Finger oder ein anderes Objekt in dem Aktivierungsfeld vorhanden ist, und der entsprechenden Sensorablesung. In diesen Beispielen tritt der Finger des Nutzers, während sich der Finger des Nutzers über die Anordnung von Schaltern bewegt, in die jedem von drei Annäherungsschaltern 22 zugeordneten Aktivierungsfelder 32, allgemein jeweils in ein Abfühlaktivierungsfeld mit Überschneidung zwischen angrenzenden Aktivierungsfeldern 32, ein. Der Kanal 1 ist die Änderung (Δ) des einem ersten kapazitiven Sensor 24 zugeordneten Sensorladungsimpuls-Zählwerts, der Kanal 2 ist die Änderung des dem angrenzenden zweiten kapazitiven Sensor 24 zugeordneten Sensorladungsimpuls-Zählwerts und der Kanal 3 ist die Änderung des dem dritten kapazitiven Sensor 24, der an den zweiten kapazitiven Sensor angrenzt, zugeordnet Sensorladungsimpuls-Zählwerts. In der offenbarten Ausführungsform sind die Annäherungssensoren 24 kapazitive Sensoren. Wenn der Finger eines Nutzers mit einem Sensor 24 in Berührung oder in seiner nächsten Nähe ist, ändert der Finger die bei dem entsprechenden Sensor 24 gemessene Kapazität. Die Kapazität ist parallel zu der parasitären Kapazität der unberührten Sensordruckfläche und misst somit einen Versatz. Die durch den Nutzer oder Betreiber induzierte Kapazität ist proportional zu der Dielektrizitätskonstante des Fingers oder anderen Körperteils des Nutzers, zu der zu der kapazitiven Druckfläche freiliegenden Oberfläche und umgekehrt proportional zu der Entfernung des Körperglieds des Nutzers zu der Schalterschaltfläche. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform wird jeder Sensor über eine Impulsbreitenmodulationselektronik (PWM-Elektronik) mit einer Spannungsimpulsfolge erregt, bis der Sensor bis auf ein Sollspannungspotential geladen ist. Ein solches Erfassungsverfahren lädt die Empfangselektrode 28 auf ein bekanntes Spannungspotential. Der Zyklus wird wiederholt, bis die Spannung über den Messkondensator eine vorgegebene Spannung erreicht. Das Anordnen des Fingers eines Nutzers auf der Berührungsoberfläche des Schalters 24 führt eine externe Kapazität ein, die die Menge der in jedem Zyklus übertragenen Ladung erhöht und dadurch die Gesamtzahl der Zyklen verringert, die erforderlich sind, damit die Messkapazität die vorgegebene Spannung erreicht. Der Finger des Nutzers veranlasst, dass die Änderung des Sensorladungsimpuls-Zählwerts zunimmt, da dieser Wert auf dem initialisierten Referenzzählwert abzüglich der Sensorablesung beruht.
Die Annäherungsschalteranordnung 20 kann die Handbewegung des Nutzers erkennen, wenn die Hand, insbesondere ein Finger, in nächster Nähe zu den Annäherungsschaltern 22 ist, um zu unterscheiden, ob der Nutzer die Absicht hat, einen Schalter 22 zu aktivieren, auf eine spezifische Schaltfläche hin zu untersuchen, während er sich auf Aufgaben mit höherer Priorität wie etwa das Fahren konzentriert, oder ob sie das Ergebnis einer Aufgabe wie etwa des Einstellens des Rückspiegels, die nichts mit der Betätigung eines Annäherungsschalters 22 zu tun hat, ist. Die Annäherungsschalteranordnung 20 kann in einer Untersuchungs- oder Absuchbetriebsart arbeiten, die ermöglicht, dass der Nutzer die Tastenfelder oder Schaltflächen untersucht, indem er einen Finger in nächster Nähe zu den Schaltern vorbeiführt oder schiebt, ohne eine Aktivierung eines Schalters auszulösen, bis die Absicht des Nutzers bestimmt worden ist. Die Annäherungsschalteranordnung 20 überwacht die Amplitude eines in Reaktion auf das Aktivierungsfeld erzeugten Signals, bestimmt eine differentielle Änderung des erzeugten Signals und erzeugt eine Aktivierungsausgabe, wenn das Differentialsignal einen Schwellenwert übersteigt. Im Ergebnis wird die Untersuchung der Annäherungsschalteranordnung 20 zugelassen, so dass Nutzer die Schalterschnittstellen-Druckfläche mit ihren Fingern frei untersuchen können, ohne versehentlich ein Ereignis auszulösen, wobei die Schnittstellenansprechzeit kurz ist, die Aktivierung geschieht, wenn der Finger eine Oberflächendruckfläche berührt und eine versehentliche Aktivierung des Schalters verhindert und verringert wird.
Anhand von 6 tritt der Finger 34 in das dem Sensor 24 zugeordnete Aktivierungsfeld 32 ein, was eine Unterbrechung der Kapazität verursacht und dadurch zu einer wie durch das Signal 50A mit einem typischen Aktivierungsbewegungsprofil gezeigten Zunahme des Sensorzählwerts führt, während sich der Finger 34 des Nutzers einem dem Signalkanal 1 zugeordneten Schalter 22 nähert. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann ein Eintrittsrampen-Anstiegsverfahren verwendet werden, um auf der Grundlage des Anstiegs der Eintrittsrampe im Signal 50A des Kanals 1, das von dem Punkt 52, wo das Signal 50A den Pegel-aktiv-Zählwert (LVL_ACTIVE-Zählwert) schneidet, bis zu einem Punkt 54, wo das Signal 50A den Pegelschwellenwert-Zählwert (LVL_THRESHOLD-Zählwert) schneidet, ansteigt, zu bestimmen, ob der Betreiber eine Schaltfläche zu drücken oder die Schnittstelle zu untersuchen beabsichtigt. Der Anstieg der Eintrittsrampe ist die differentielle Änderung des erzeugten Signals zwischen den Punkten 52 und 54, die während der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t_th und t_ac aufgetreten ist. Da sich der Zähler Pegelschwellenwert – Pegel-aktiv allgemein nur ändert, während die Anwesenheit von Handschuhen erfasst wird, ansonsten aber konstant ist, kann der Anstieg einfach als die Zeit berechnet werden, die verstrichen ist, um von Pegel aktiv auf den Pegelschwellenwert, die als t_{active2threshold} bezeichnet ist, die die Differenz zwischen dem Zeitpunkt t_th und dem Zeitpunkt t_ac ist, überzugehen. Ein direkter Druck auf eine Schalterdruckfläche kann üblicherweise in einer als t_directpush bezeichneten Zeitdauer im Bereich von etwa 40 bis 60 Millisekunden geschehen. Falls die Zeit t_{active2threshold} kleiner oder gleich der Zeit t_directpush für den direkten Druck ist, wird bestimmt, dass eine Aktivierung des Schalters auftritt. Andernfalls wird bestimmt, dass der Schalter in einer Untersuchungsbetriebsart ist.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform kann der Anstieg der Eintrittsrampe als die Zeitdifferenz von dem Zeitpunkt t_ac beim Punkt 52 bis zum Zeitpunkt t_pk zum Erreichen des Spitzenzählwerts beim Punkt 56, die als Zeit t_active2peak bezeichnet ist, berechnet werden. Die Zeit t_active2peak kann mit einem als t_{direct_push_pk} bezeichneten Spitzenwert des direkten Drückens verglichen werden, der in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform einen Wert von 100 Millisekunden aufweisen kann. Falls die Zeit t_active2peak kleiner oder gleich t_{direct_push_pk} ist, wird bestimmt, dass eine Aktivierung des Schalters stattfindet. Anderenfalls arbeitet die Schalteranordnung in einer Untersuchungsbetriebsart.
In dem in 6 gezeigten Beispiel ist gezeigt, dass das Signal des Kanals 1 zunimmt, während die Kapazitätsstörung schnell vom Punkt 52 bis zu dem Spitzenwert beim Punkt 56 zunimmt. Die Annäherungsschalteranordnung 20 bestimmt den Anstieg der Eintrittsrampe entweder als die Zeitdauer t_{active2threshold} oder t_active2peak, in der das Signal von dem ersten Schwellenwertpunkt 52 entweder bis zu dem zweiten Schwellenwert beim Punkt 54 oder bis zu dem Spitzenschwellenwert beim Punkt 56 zunimmt. Der Anstieg oder die differentielle Änderung des erzeugten Signals wird daraufhin für den Vergleich mit einem repräsentativen Schwellenwert t_{direct_push} oder t_{direct_push_pk} für direktes Drücken verwendet, um die Aktivierung des Annäherungsschalters zu bestimmen. Genauer wird eine Aktivierung des Schalters bestimmt, wenn die Zeit t_active2peak kleiner als t_{direct_push} ist oder wenn die Zeit t_{active2threshold} kleiner als t_{direct_push} ist. Anderenfalls bleibt die Schalteranordnung in der Untersuchungsbetriebsart.
In 7 ist ein Beispiel einer Gleit-/Untersuchungsbewegung über zwei Schalter, während der Finger über das Aktivierungsfeld zweier angrenzender Annäherungssensoren geht oder gleitet, die als ein mit 50A bezeichneter Signalkanal 1 und als ein mit 50B bezeichneter Signalkanal 2 gezeigt sind, dargestellt. Während sich der Finger des Nutzers einem ersten Schalter annähert, tritt der Finger in das dem ersten Schaltersensor zugeordnete Aktivierungsfeld ein, was veranlasst, dass die Änderung des Sensorzählwerts in dem Signal 50A mit einer niedrigeren Rate zunimmt, so dass eine verringerte differentielle Änderung des erzeugten Signals bestimmt wird. In diesem Beispiel erfährt das Profil des Signalkanals 1 in der Zeit t_active2peak eine Änderung, die nicht kleiner oder gleich t_{direct_push} ist, was zum Eintritt in die Absuch- oder Untersuchungsbetriebsart führt. Da t_{active2threshold} eine langsame differentielle Änderung des erzeugten Signals angibt, wird in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform keine Aktivierung der Schalterschaltfläche initiiert. In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform wird keine Aktivierung initiiert, da die Zeit t_active2peak nicht kleiner oder gleich t_{direct_push_pk} ist, was eine langsame differentielle Änderung eines erzeugten Signals angibt. Wie gezeigt ist, wird der mit 50B bezeichnete zweite Signalkanal bei dem Übergangspunkt 58 zu dem Maximalsignal, wobei er eine Anstiegsänderung von Δ Sensorzählwert mit einer differentiellen Änderung des Signals ähnlich der des Signals 50A aufweist. Im Ergebnis widerspiegeln der erste und der zweite Kanal 50A und 50B eine Gleitbewegung des Fingers über zwei kapazitive Sensoren in der Untersuchungsbetriebsart, was zu keiner Aktivierung eines Schalters führt. Unter Verwendung der Zeitdauer t_{active2threshold} oder t_active2peak kann eine Entscheidung getroffen werden, einen Annäherungsschalter zu aktivieren oder nicht zu aktivieren, während sein Kapazitätspegel den Signalspitzenwert erreicht.
Für eine langsame direkte Schiebebewegung, wie sie etwa in 8 gezeigt ist, kann eine zusätzliche Verarbeitung genutzt werden, um sicherzustellen, dass keine Aktivierung beabsichtigt ist. Wie in 8 zu sehen ist, ist der als Signal 50A identifizierte Signalkanal 1 entweder während der Zeitdauer t_{active2threshold} oder während der Zeitdauer t_active2peak langsamer ansteigend gezeigt, was zum Eintritt in die Untersuchungsbetriebsart führen würde. Wenn eine solche Gleit-/Untersuchungsbedingung erfasst wird, bei der die Zeit t_{active2threshold} größer als t_{direct_push} ist, wird die Aktivierung des Schalters initiiert, falls der Kanal, der die Bedingung nicht erfüllt, der erste Signalkanal war, der in die Untersuchungsbetriebsart eingetreten ist und immer noch der maximale Kanal (der Kanal mit der höchsten Intensität) ist, während seine Kapazität beim Punkt 60 unter LVL_KEYUP_Threshold fällt.
In 9 ist eine schnelle Bewegung des Fingers eines Nutzers über die Annäherungsschalteranordnung ohne Aktivierung der Schalter dargestellt. In diesem Beispiel wird die verhältnismäßig große differentielle Änderung des erzeugten Signals für die Kanäle 1 und 2 erfasst, wobei die beiden Kanäle 1 und 2 durch die Linien 50A bzw. 50B gezeigt sind. Die Schalteranordnung nutzt eine verzögerte Zeitdauer, um die Aktivierung einer Entscheidung bis zu dem Übergangspunkt 58, bei dem der zweite Signalkanal 50B über den ersten Signalkanal 50A ansteigt, zu verzögern. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform könnte die Zeitverzögerung gleich dem Zeitschwellenwert t_{direct_push_pk} gesetzt werden. Somit verhindert die sehr schnelle Untersuchung der Annäherungstastenfelder unter Nutzung einer Verzögerungszeitdauer vor Bestimmung der Aktivierung eines Schalters eine unbeabsichtigte Aktivierung eines Schalters. Die Einführung der Zeitverzögerung in das Ansprechen kann die Schnittstelle weniger reaktionsschnell machen und kann besser funktionieren, wenn die Fingerbewegung eines Betreibers im Wesentlichen gleichförmig ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform kann automatisch in die Untersuchungsbetriebsart eingetreten werden, falls kürzlich ein vorhergehendes Schwellenwertereignis erfasst wurde, das nicht zur Aktivierung führte. Im Ergebnis kann für eine Zeitdauer in der Untersuchungsbetriebsart mehr Vorsicht angewendet werden, wenn eine versehentliche Betätigung erfasst und zurückgewiesen wird.
Eine weitere Art zu ermöglichen, dass ein Betreiber in die Untersuchungsbetriebsart eintritt, ist die Verwendung eines oder mehrerer geeignet markierter und/oder texturierter Bereiche oder Druckflächen an der den dedizierten Annäherungsschaltern zugeordneten Schaltertafeloberfläche mit der Funktion, der Annäherungsschalteranordnung die Absicht des Betreibers, blind zu untersuchen, zu signalisieren. Die eine oder die mehreren Untersuchungseingriffs-Druckflächen können sich an einem leicht zugänglichen Ort befinden, der bei anderen Signalkanälen wahrscheinlich keine Aktivität erzeugt. In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform kann eine nicht markierte größere Untersuchungseingriffs-Druckfläche genutzt werden, die die gesamte Schalterschnittstelle umgibt. Eine solche Untersuchungsdruckfläche würde wahrscheinlich zuerst festgestellt, während die Hand des Betreibers über die Verkleidung in der Dachkonsole gleitet, während sie nach einem Orientierungspunkt sucht, um von dort die blinde Untersuchung der Annäherungsschalteranordnung zu beginnen.
Wenn die Annäherungsschalteranordnung bestimmt, ob eine Zunahme der Änderung des Sensorzählwerts eine Schalteraktivierung oder das Ergebnis einer Untersuchungsbewegung ist, geht die Anordnung dazu über zu bestimmen, ob und wie die Untersuchungsbewegung bei einer Aktivierung des Annäherungsschalters enden sollte oder nicht. In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform sucht die Annäherungsschalteranordnung wenigstens für eine vorgegebene Zeitdauer nach einem stabilen Druck auf eine Schalterschaltfläche. In einer spezifischen Ausführungsform ist die vorgegebene Zeitdauer gleich oder größer 50 Millisekunden und bevorzugter etwa 80 Millisekunden. Beispiele für den Schalteranordnungsbetrieb, die eine Methodik der stabilen Zeit nutzen, sind in 10–13 dargestellt.
In 10 ist die Untersuchung dreier Annäherungsschalter, die in dieser Reihenfolge den als Signale 50A–50C bezeichneten Signalkanälen 1–3 entsprechen, dargestellt, während ein Finger in der Untersuchungsbetriebsart über den ersten und über den zweiten Schalter gleitet und daraufhin den dem Signalkanal 3 zugeordneten dritten Schalter aktiviert. Während der Finger den den Kanälen 1 und 2 zugeordneten ersten und zweiten Schalter untersucht, wird keine Aktivierung bestimmt, da es kein stabiles Signal auf den Leitungen 50A und 50B gibt. Das Signal auf der Leitung 50A für den Kanal 1 beginnt als der maximale Signalwert, bis der Kanal 2 auf der Leitung 50B zu dem Maximalwert wird und schließlich der Kanal 3 zu einem Maximalwert wird. Der Signalkanal 3 ist mit einer stabilen Änderung des Sensorzählwerts in der Nähe des Spitzenwerts für eine ausreichende Zeitdauer t_stable wie etwa 80 Millisekunden gezeigt, was ausreicht, um die Aktivierung des entsprechenden Annäherungsschalters zu initiieren. Wenn die Pegelschwellenwert-Auslösebedingung erfüllt worden ist und ein Spitzenwert erreicht worden ist, aktiviert das Verfahren des stabilen Pegels den Schalter, nachdem der Pegel an dem Schalter wenigstens für die Zeitdauer t_stable in einem engen Bereich beschränkt ist. Dies ermöglicht, dass der Betreiber die verschiedenen Annäherungsschalter untersucht und einen gewünschten Schalter aktiviert, wenn dies dadurch, dass die Stellung des Fingers des Nutzers für eine stabile Zeitdauer t_stable in der Nähe zu dem Schalter gehalten wird, festgestellt wird.
In 11 ist eine andere Ausführungsform des Verfahrens des stabilen Pegels dargestellt, in der der dritte Signalkanal auf der Leitung 50C eine Änderung des Sensorzählwerts aufweist, die einen stabilen Zustand an dem Abfall des Signals aufweist. In diesem Beispiel übersteigt die Änderung des Sensorzählwerts für den dritten Kanal den Pegelschwellenwert, wobei für die Zeitdauer t_stable ein stabiler Druck erfasst wird, so dass eine Aktivierung des dritten Schalters bestimmt wird.
In Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform kann die Annäherungsschalteranordnung ein Verfahren einer virtuellen Schaltfläche nutzen, das, wie in 12 und 13 gezeigt ist, nach einem Anfangsspitzenwert der Änderung des Sensorzählwerts, während es in der Untersuchungsbetriebsart ist, gefolgt von einer zusätzlich erhaltenen Zunahme der Änderung des Sensorzählwerts, sucht, um eine Bestimmung zum Aktivieren des Schalters vorzunehmen. In 12 steigt der dritte Signalkanal auf der Leitung 50C bis zu einem Anfangsspitzenwert und nimmt daraufhin um eine Änderung des Sensorzählwerts C_vb weiter zu. Dies ist äquivalent der Tatsache, dass ein Finger des Nutzers sanft über die Oberfläche der Schalteranordnung streicht, während er über die Schalteranordnung gleitet, die gewünschte Schaltfläche erreicht und daraufhin den virtuellen mechanischen Schalter niederdrückt, so dass der Finger des Nutzers auf die Schalterkontaktoberfläche drückt und daraufhin die Menge des Volumens des Fingers, die näher bei dem Schalter ist, erhöht. Die Zunahme der Kapazität wird durch die erhöhte Oberfläche der Fingerspitze verursacht, während er auf die Druckflächenoberfläche gedrückt wird. Die erhöhte Kapazität kann sofort nach Erfassung eines in 12 gezeigten Spitzenwerts auftreten oder kann nach einer Abnahme der Änderung des Sensorzählwerts wie in 13 gezeigt auftreten. Die Annäherungsschalteranordnung erfasst einen Anfangsspitzenwert, gefolgt von einer weiter erhöhten Änderung des Sensorzählwerts, die durch die Kapazität C_vb bei einem stabilen Pegel oder bei einer stabilen Zeitdauer t_stable angegeben ist. Ein stabiler Erfassungspegel bedeutet allgemein keine Änderung des Sensorzählwerts in Abwesenheit von Rauschen oder eine kleine Änderung des Sensorzählwerts in Abwesenheit von Rauschen, die während der Kalibrierung vorgegeben werden kann.
Es wird gewürdigt werden, dass sich bei versehentlichen Aktivierungen, insbesondere nach einer Umkehr der Richtung der Fingerbewegung, eine kürzere Zeitdauer t_stable ergeben kann und dass eine längere Zeitdauer t_stable zu einer weniger reaktionsschnellen Schnittstelle führen kann.
Außerdem wird gewürdigt werden, dass sowohl das Verfahren des stabilen Werts als auch das Verfahren der virtuellen Schaltfläche gleichzeitig aktiv sein kann. Dabei kann die stabile Zeit t_stable gelockert werden, um länger zu sein, wie etwa eine Sekunde, da der Betreiber die Schaltfläche immer unter Verwendung des Verfahrens der virtuellen Schaltfläche auslösen kann, ohne auf die Zeitüberschreitung des stabilen Drucks zu warten.
Ferner kann die Annäherungsschalteranordnung eine robuste Rauschunterdrückung nutzen, um störende versehentliche Betätigungen zu verhindern. Zum Beispiel sollte das versehentliche Öffnen und Schließen des Glasfensters bei einer Dachkonsole vermieden werden. Zu starke Rauschunterdrückung kann dazu führen, dass beabsichtigte Aktivierungen zurückgewiesen werden, was vermieden werden sollte. Ein Zugang zur Unterdrückung von Rauschen ist die Betrachtung, ob mehrere angrenzende Kanäle gleichzeitige Auslöseereignisse berichten, und das Auswählen desjenigen Signalkanals mit dem höchsten Signal und dessen Aktivieren, wobei alle anderen Signalkanäle bis zur Freigabe des ausgewählten Signalkanals ignoriert werden, wenn das der Fall ist.
Die Annäherungsschalteranordnung 20 kann ein Signaturrauschunterdrückungsverfahren enthalten, das auf zwei Parametern, d. h. einem Signaturparameter, der das Verhältnis zwischen dem Kanal mit der höchsten Intensität (max_channel) und dem kumulativen Gesamtpegel (sum_channel) ist, und dem dac-Parameter, der die Anzahl der Kanäle ist, die wenigstens ein bestimmtes Verhältnis des max_channel sind, beruht. In einer Ausführungsform ist dac α_dac = 0,5. Der Signaturparameter kann durch die folgende Gleichung definiert werden:
Der dac-Parameter kann durch die folgende Gleichung definiert werden:
In Abhängigkeit von dac muss der Kanal allgemein sauber sein, d. h. muss die Signatur höher als ein vorgegebener Schwellenwert sein, damit eine erkannte Aktivierung nicht zurückgewiesen wird. In einer Ausführungsform ist α_dac=1 = 0,4 und α_dac=2 = 0,67. Falls dac größer als 2 ist, wird die Aktivierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform zurückgewiesen.
Wenn in der sinkenden Phase des Profils eine Entscheidung getroffen wird, einen Schalter zu aktivieren oder nicht zu aktivieren, können anstelle von max_channel und sum_channel ihre Spitzenwerte peak_max_channel und peak_sum_channel verwendet werden, um die Signatur zu berechnen. Die Signatur kann die folgende Gleichung aufweisen:
Es kann eine Betriebsart genutzt werden, bei der die Rauschunterdrückung die Absuchbetriebsart auslöst. Wenn eine erfasste Aktivierung wegen einer Verunreinigt-Signatur zurückgewiesen wird, sollte automatisch die Absuch- oder Untersuchungsbetriebsart eingerückt werden. Somit kann ein Nutzer, wenn er blind untersucht, mit allen Fingern ausgestreckt greifen, wobei er einen Referenzrahmen herzustellen versucht, von dem aus er mit dem Absuchen beginnen kann. Dies kann mehrere Kanäle gleichzeitig auslösen, was zu einer Schlecht-Signatur führt.
In 14 ist ein Zustandsdiagramm für die Annäherungsschalteranordnung 20 in einer Zustandsmaschinenimplementierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform gezeigt. Die Zustandsmaschinenimplementierung ist mit fünf Zuständen einschließlich eines Zustands SW_NONE 70, eines Zustands SW_ACTIVE 72, eines Zustands SW_THRESHOLD 74, eines Zustands SW_HUNTING 76 und eines Zustands SWITCH_ACTIVATED 78 gezeigt. Der Zustand SW_NONE 70 ist der Zustand, in dem keine Sensoraktivität erfasst wird. Der Zustand SW_ACTIVE ist der Zustand, in dem durch den Sensor eine gewisse Aktivität erfasst wird, jedoch nicht genug, um zu diesem Zeitpunkt eine Aktivierung des Schalters auszulösen. Der Zustand SW_THRESHOLD ist der Zustand, in dem die wie durch den Sensor bestimmte Aktivität hoch genug ist, um eine Aktivierung, ein Absuchen/eine Untersuchung oder eine beiläufige Bewegung der Schalteranordnung zu rechtfertigen. In den Zustand SW_HUNTING 76 wird eingetreten, wenn das wie durch die Schalteranordnung bestimmte Aktivitätsmuster mit der Untersuchung/Absuchen-Interaktion verträglich ist. Der Zustand SWITCH_ACTIVATED 78 ist der Zustand, in dem die Aktivierung eines Schalters identifiziert worden ist. In dem Zustand SWITCH_ACTIVATED 78 bleibt die Schalterschaltfläche aktiv und ist keine andere Auswahl möglich, bis der entsprechende Schalter freigegeben wird.
Der Zustand der Annäherungsschalteranordnung 20 ändert sich in Abhängigkeit von der Erfassung und Verarbeitung der abgefühlten Signale. Wenn das System 20 in dem Zustand SW_NONE 70 ist, kann es zu dem Zustand SW_ACTIVE 72 fortschreiten, wenn durch einen oder mehrere Sensoren eine gewisse Aktivität erfasst wird. Wenn ausreichend Aktivität erfasst wird, um entweder die Aktivierung oder das Absuchen oder die beiläufige Bewegung zu rechtfertigen, kann das System 20 direkt zu dem Zustand SW_THRESHOLD 74 fortschreiten. Wenn das System 20 in dem Zustand SW_THRESHOLD 74 ist, kann es zu dem Zustand SW_HUNTING 76 fortschreiten, wenn ein Muster erfasst wird, das eine Untersuchung angibt, oder kann es direkt zu dem Zustand 78 mit aktiviertem Schalter fortschreiten. Wenn eine Schalteraktivierung in dem Zustand SW_HUNTING erfolgt, kann eine Aktivierung des Schalters erfasst werden, um zu dem Zustand SWITCH_ACTIVATED 78 zu wechseln. Fall das Signal zurückgewiesen wird und eine versehentliche Aktion erfasst wird, kann das System 20 zu dem Zustand SW_NONE 70 zurückkehren.
In 15 ist das Hauptverfahren 100 zum Überwachen und Bestimmen, wann bei der Annäherungsschalteranordnung eine Aktivierungsausgabe erzeugt werden soll, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform gezeigt. Das Verfahren 100 beginnt in Schritt 102 und geht zu Schritt 104 über, um eine Anfangskalibrierung auszuführen, die einmal ausgeführt werden kann. In Schritt 106 werden die kalibrierten Signalkanalwerte aus Ursprungskanaldaten und kalibrierten Referenzwerten durch Subtrahieren des Referenzwerts von den Ursprungsdaten berechnet. Nachfolgend werden in Schritt 108 aus allen Signalkanalsensorablesungen der höchste Zählwert, auf den als max_channel Bezug genommen wird, und die Summe aller Kanalsensorablesungen, auf die als sum_channel Bezug genommen wird, berechnet. Außerdem wird die Anzahl aktiver Kanäle bestimmt. In Schritt 110 berechnet das Verfahren 100 die jüngste Änderung von max_channel und von sum_channel, um später zu bestimmen, ob eine Bewegung im Gang ist oder nicht.
Nach Schritt 110 geht das Verfahren 100 zum Entscheidungsschritt 112 über, um zu bestimmen, ob irgendwelche der Schalter aktiv sind. Falls kein Schalter aktiv ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 über, um eine Online-Echtzeitkalibrierung auszuführen. Anderenfalls verarbeitet das Verfahren 100 in Schritt 116 die Schalterfreigabe. Dementsprechend geht das Verfahren 100 zu einem Modul über, wo es wartet und alle Aktivität bis zu seiner Freigabe verriegelt, falls bereits ein Schalter aktiv war.
Nach der Echtzeitkalibrierung geht das Verfahren 100 zum Entscheidungsschritt 118 über, um zu bestimmen, ob es irgendeine Kanalverriegelung gibt, die eine jüngste Aktivierung angibt, und geht es zu Schritt 120 über, um den Kanalverriegelungszeitgeber zu verringern, wenn das der Fall ist. Falls keine Kanalverriegelungen erfasst werden, geht das Verfahren 100 zum Entscheidungsschritt 122 über, um nach einem neuen max_channel zu suchen. Falls sich das gegenwärtige max_channel geändert hat, so dass es ein neues max_channel gibt, geht das Verfahren 100 zu Schritt 124 über, um max_channel zurückzusetzen, die Bereiche zu summieren und die Schwellenpegel zu setzen. Somit setzt das Verfahren die jüngsten Signalbereiche zurück und aktualisiert es bei Bedarf die Absuch-/Durchsuchungsparameter, falls ein neues max_channel identifiziert wird. Falls switch_status kleiner als SW_ACTIVE ist, wird der Absuch-/Untersuchungsmerker gleich wahr gesetzt und wird der Schalterstatus gleich SW_NONE gesetzt. Falls sich das gegenwärtige max_channel nicht geändert hat, geht das Verfahren 100 zu Schritt 126 über, um den Status von max_channel für unbekleideten Finger (keinen Handschuh) zu verarbeiten. Dies kann das Verarbeiten der Logik zwischen den verschiedenen Zuständen, wie in dem Zustandsdiagramm aus 14 gezeigt ist, enthalten.
Nach dem Schritt 126 geht das Verfahren 100 zum Entscheidungsschritt 128 über, um zu bestimmen, ob irgendein Schalter aktiv ist. Falls keine Schalteraktivierung erfasst wird, geht das Verfahren 100 zu Schritt 130 über, um eine mögliche Anwesenheit eines Handschuhs auf der Hand des Nutzers zu erfassen. Die Anwesenheit eines Handschuhs kann auf der Grundlage einer verringerten Änderung des Kapazitätszählwerts erfasst werden. Daraufhin geht das Verfahren 100 zu Schritt 132 über, um die Vorgeschichte von max_channel und von sum_channel zu aktualisieren. Daraufhin wird der Index des aktiven Schalters, wenn überhaupt, in Schritt 134 an das Software-Hardware-Modul ausgegeben, bevor es in Schritt 136 endet.
Wenn ein Schalter aktiv ist, wird eine Routine zur Verarbeitung einer Schalterfreigabe aktiviert, die in 16 gezeigt ist. Die Routine 116 zur Verarbeitung einer Schalterfreigabe beginnt in Schritt 140 und geht zum Entscheidungsschritt 142 über, um zu bestimmen, ob active_channel kleiner als LVL_RELEASE ist, und endet in Schritt 152, wenn das der Fall ist. Falls active_channel kleiner als LVL_RELEASE ist, geht die Routine 116 zum Entscheidungsschritt 144 über, um zu bestimmen, ob LVL_DELTA_THRESHOLD größer als 0 ist, und geht sie zu Schritt 146 über, um den Schwellenpegel anzuheben, falls das Signal stärker ist, wenn das nicht der Fall ist. Dies kann durch Verringern von LVL_DELTA_THRESHOLD erzielt werden. In Schritt 146 werden ebenfalls der Schwellen, der Freigabe- und der Aktivpegel gesetzt. Daraufhin geht die Routine 116 zu Schritt 148 über, um den Zeitgeber für channel-max und sum-history für Absuch-/Untersuchungsparameter mit einem langen stabilen Signal zurückzusetzen. In Schritt 150 wird der Schalterstatus gleich SW_NONE gesetzt, bevor sie in Schritt 152 endet. Um aus dem Modul zur Verarbeitung einer Schalterfreigabe auszutreten, muss das Signal auf dem aktiven Kanal unter LVL_RELEASE fallen, was ein adaptiver Schwellenwert ist, der sich ändert, während eine Handschuhinteraktion erfasst wird. Während die Schalterschaltfläche freigegeben wird, werden alle internen Parameter zurückgesetzt und wird ein Sperrzeitgeber gestartet, um weitere Aktivierungen, bevor eine bestimmte Wartezeit wie etwa 100 Millisekunden verstrichen ist, zu verhindern. Außerdem werden die Schwellenpegel in Abhängigkeit von der Anwesenheit von Handschuhen oder nicht angepasst.
In 17 ist eine Routine 200 zum Bestimmen der Statusänderung vom Zustand SW_NONE zum Zustand SW_ACTIVE in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform dargestellt. Die Routine 200 beginnt in Schritt 202, um den Zustand SW_NONE zu verarbeiten, und geht daraufhin zum Entscheidungsschritt 204 über, um zu bestimmen, ob max_channel größer als LVL_ACTIVE ist. Falls max_channel größer als LVL_ACTIVE ist, ändert sich der Zustand der Annäherungsschalteranordnung vom Zustand SW_NONE auf den Zustand SW_ACTIVE und endet sie in Schritt 210. Falls max_channel nicht größer als LVL_ACTIVE ist, prüft die Routine 200 in Schritt 208, ob der Absuchen-Merker zurückzusetzen ist, bevor sie in Schritt 210 endet. Somit ändert sich der Status vom Zustand SW_NONE auf den Zustand SW_ACTIVE, wenn max_channel über LVL_ACTIVE auslöst. Falls die Kanäle unter diesem Pegel bleiben, wird der Absuchen-Merker, falls er gesetzt ist, nach einer bestimmen Wartedauer auf kein Absuchen zurückgesetzt, was eine Möglichkeit ist, aus der Absuchen-Betriebsart auszutreten.
In 18 ist ein Verfahren 220 zum Verarbeiten des Zustands der Änderung des Zustands SW_ACTIVE entweder auf den Zustand SW_THRESHOLD oder auf den Zustand SW_NONE in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren 220 beginnt in Schritt 222 und geht zum Entscheidungsschritt 224 über. Falls max_channel nicht größer als LVL_THRESHOLD ist, geht das Verfahren 220 zu Schritt 226 über, um zu bestimmen, ob max_channel kleiner als LVL_ACTIVE ist, und geht es zu Schritt 228 über, um den Schalterzustand auf SW_NONE zu ändern, wenn das der Fall ist. Dementsprechend ändert sich der Status der Zustandsmaschine von dem Zustand SW_ACTIVE zum Zustand SW_NONE, wenn das max_channel-Signal unter LVL_ACTIVE fällt. Außerdem kann von LVL_ACTIVE ein Deltawert subtrahiert werden, um eine gewisse Hysterese einzuführen. Falls max_channel größer als LVL_THRESHOLD ist, geht die Routine 220 zum Entscheidungsschritt 230 über, um zu bestimmen, ob ein jüngstes Schwellenwertereignis oder ein Handschuh erfasst worden ist, und setzt sie den Absuchen-ein-Merker in Schritt 232 gleich wahr, wenn das der Fall ist. In Schritt 234 schaltet das Verfahren 220 den Status auf den Zustand SW_THRESHOLD, bevor es in Schritt 236 endet. Somit ändert sich der Status auf den Zustand SW_THRESHOLD, falls max_channel über LVL_THRESHOLD auslöst. Falls Handschuhe erfasst werden oder falls kürzlich ein vorhergehendes Schwellenwertereignis erfasst wurde, das nicht zu einer Aktivierung führte, kann automatisch in die Absuch-/Untersuchungsbetriebsart eingetreten werden.
In 19 ist ein Verfahren 240 zum Bestimmen der Aktivierung eines Schalters aus dem Zustand SW_THRESHOLD in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform dargestellt. Das Verfahren 240 beginnt in Schritt 242, um den Zustand SW_THRESHOLD zu verarbeiten, und geht zum Entscheidungsblock 244 über, um zu bestimmen, ob das Signal stabil ist oder ob der Signalkanal auf einem Spitzenwert ist, und endet in Schritt 256, wenn das nicht der Fall ist. Falls entweder das Signal stabil ist oder der Signalkanal auf einem Spitzenwert ist, geht das Verfahren 240 zum Entscheidungsschritt 246 über, um zu bestimmen, ob die Absuchoder Untersuchungsbetriebsart aktiv ist, und springt es zu Schritt 250, wenn das der Fall ist. Falls die Absuch- oder Untersuchungsbetriebsart nicht aktiv ist, geht das Verfahren 240 zum Entscheidungsschritt 248 über, um zu bestimmen, ob der Signalkanal sauber ist und fast active größer als ein Schwellenwert ist, und setzt es switch_active in Schritt 250 gleich dem maximalen Kanal, wenn das der Fall ist. Das Verfahren 240 geht zum Entscheidungsblock 252 über, um zu bestimmen, ob es ein switch_active gibt, und endet in Schritt 256, wenn das der Fall ist. Falls kein Schalter aktiv ist, geht das Verfahren 240 zu Schritt 254 über, um die Absuchvariablen SWITCH_STATUS, das gleich SWITCH_HUNTING gesetzt wird, und PEAK_MAX_BASE, das gleich MAX_CHANNELS gesetzt wird, zu initialisieren, bevor es in Schritt 256 endet.
In dem Zustand SW_THRESHOLD wird keine Entscheidung getroffen, bis ein Spitzenwert in MAX_CHANNEL erfasst wird. Die Erfassung des Spitzenwerts wird entweder bei einer Umkehr der Signalrichtung oder wenn sowohl MAX_CHANNEL als auch SUM_CHANNEL wenigstens für ein bestimmtes Intervall wie etwa 60 Millisekunden stabil (in einem Bereich beschränkt) bleibt, aufbereitet. Wenn der Spitzenwert erfasst wird, wird der Absuchmerker geprüft. Falls die Absuchbetriebsart ausgeschaltet ist, wird das Eintrittsrampen-Anstiegsverfahren angewendet. Falls das SW_ACTIVE bis SW_THRESHOLD kleiner als ein Schwellenwert wie etwa 16 Millisekunden war und die Signatur des Rauschunterdrückungsverfahrens angibt, dass es ein gültiges Auslöseereignis ist, wird der Zustand in SWITCH_ACTIVE geändert und wird der Prozess an das Process_Switch_RELEASE-Modul übertragen, während anderenfalls der Absuchmerker gleich wahr gesetzt wird. Falls das Verfahren der verzögerten Aktivierung genutzt wird, anstatt den Schalter sofort zu aktivieren, wird der Zustand in SW_DELAYED_ACTIVATION geändert, wobei eine Verzögerung erzwungen wird, an deren Ende die Schaltfläche aktiviert wird, falls sich der gegenwärtige Index MAX_CHANNEL nicht geändert hat.
In 20 ist ein Verfahren der virtuellen Schaltfläche in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform, das den Zustand SW_HUNTING implementiert, dargestellt. Das Verfahren 260 beginnt in Schritt 262, um den Zustand SW_HUNTING zu verarbeiten, und geht zum Entscheidungsschritt 264 über, um zu bestimmen, ob MAX_CHANNEL unter LVL_KEYUP_THRESHOLD gefallen ist, und setzt MAX_PEAK_BASE in Schritt 272 gleich MIN (MAX_PEAK_BASE, MAX_CHANNEL), wenn das der Fall ist. Falls MAX_CHANNEL unter LVL_KEYUP_THRESHOLD gefallen ist, geht das Verfahren 260 zu Schritt 266 über, um das Verfahren, dass der erste Kanal das Absuchen auslöst, zu nutzen, um zu prüfen, ob das Ereignis die Schaltflächenaktivierung auslösen sollte. Dies wird dadurch bestimmt, dass bestimmt wird, ob der erste und einzige Kanal durchlaufen wird und ob das Signal sauber ist. Wenn das der Fall ist, setzt das Verfahren 260 switch_active in Schritt 270 gleich dem maximalen Kanal, bevor es in Schritt 282 endet. Falls der erste und einzige Kanal nicht durchlaufen wird oder falls das Signal nicht sauber ist, geht das Verfahren 260 zu Schritt 268 über, um aufzugeben und eine versehentliche Betätigung zu bestimmen und um SWITCH_STATUS gleich dem Zustand SW_NONE zu setzen, bevor es in Schritt 282 endet.
Nach Schritt 272 geht das Verfahren 260 zum Entscheidungsschritt 274 über, um zu bestimmen, ob der Kanal angeklickt wurde. Dies kann dadurch bestimmt werden, ob MAX_CHANNEL größer als MAX_PEAK_BASE plus Delta ist. Falls der Kanal angeklickt wurde, geht das Verfahren 260 zum Entscheidungsschritt 276 über, um zu bestimmen, ob das Signal stabil und sauber ist, und setzt es den Zustand switch_active in Schritt 280 auf den maximalen Kanal, bevor es in Schritt 282 endet, wenn das der Fall ist. Wenn der Kanal nicht angeklickt wurde, geht das Verfahren 260 zum Entscheidungsschritt 278 über, um zu sehen, ob das Signal lang, stabil und sauber ist, und geht es zu Schritt 280 über, um switch_active gleich dem maximalen Kanal zu setzen, bevor es in Schritt 282 endet, wenn das der Fall ist.
Dementsprechend bestimmt die Bestimmungsroutine vorteilhaft eine Aktivierung der Annäherungsschalter. Vorteilhaft ermöglicht die Routine, dass ein Nutzer die Annäherungsschalterdruckflächen untersucht, was in einer Kraftfahrzeuganwendung, in der eine Fahrerablenkung vermieden werden kann, besonders nützlich ist.
Selbstverständlich können an der obenerwähnten Struktur Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und selbstverständlich sollen solche Konzepte von den folgenden Ansprüchen erfasst sein, sofern diese Ansprüche nicht explizit etwas anderes besagen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ATMEL® Touch Sensors Design Guide 10620 D-AT42-04/09, 9. April 2009 [0032]

Claims

Verfahren zum Auswählen eines Annäherungsschalters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen mehrerer Aktivierungsfelder mit mehreren Annäherungssensoren; Überwachen von Signalen, die die Aktivierungsfelder angeben; Erfassen des Gleitens eines Objekts relativ zu den Sensoren in einer Untersuchungsbetriebsart; Erfassen eines Maximalsignals; und Erzeugen einer Aktivierungsausgabe, wenn das Maximalsignal eine stabile Amplitude aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die stabile Amplitude bei dem Maximalwert des Signals erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die stabile Amplitude bei einem Wert unter dem Maximalwert erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die stabile Amplitude bei einem Maximalwert erfasst wird, der einen Druck eines Objekts auf eine Sensoroberfläche angibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Untersuchungsbetriebsart auf der Grundlage mehrerer Signale, die ein mit mehreren Annäherungssensoren abgefühltes Objekt angeben, erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Signal jeweils eine Änderung eines Sensorzählwerts umfasst, der einem Aktivierungsfeld zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner den Schritt des Verhinderns der Aktivierung des Schalters bei leichter Berührung in der Untersuchungsbetriebsart umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Annäherungsschalter in ein Fahrzeug eingebaut ist, um ihn von einem Insassen in dem Fahrzeug zu verwenden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Annäherungsschalter einen kapazitiven Schalter umfasst, der einen oder mehrere kapazitive Sensoren umfasst.
Verfahren zum Auswählen eines Annäherungsschalters, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erzeugen mehrerer Aktivierungsfelder mit mehreren Annäherungssensoren; Überwachen von Signalen, die die Aktivierungsfelder angeben; Erfassen des Gleitens des Fingers eines Nutzers auf der Grundlage mehrerer Signale und Eintreten in eine Untersuchungsbetriebsart; Verhindern einer Aktivierung des Schalters bei leichter Berührung in der Untersuchungsbetriebsart; Erfassen eines Maximalsignals; und Erzeugen einer Aktivierungsausgabe, wenn das Maximalsignal eine stabile Amplitude aufweist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die stabile Amplitude bei dem Maximalwert des Signals erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die stabile Amplitude bei einem Wert unter dem Maximalwert erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die stabile Amplitude bei einem Maximalwert erfasst wird, der einen Druck eines Objekts auf eine Sensoroberfläche für eine minimale Zeitdauer angibt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Annäherungsschalter in ein Fahrzeug eingebaut ist, um ihn von einem Insassen in dem Fahrzeug zu verwenden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Annäherungsschalter einen kapazitiven Schalter umfasst, der einen oder mehrere kapazitive Sensoren umfasst.
Annäherungsschalteranordnung, die Folgendes umfasst: mehrere Annäherungsschalter, die jeweils ein Abfühlaktivierungsfeld bereitstellen; und eine Steuerschaltungsanordnung, die das Aktivierungsfeld jedes Annäherungsschalters verarbeitet, um eine Aktivierung abzufühlen, wobei die Steuerschaltungsanordnung Signale überwacht, die die Aktivierungsfelder angeben, das Gleiten eines Objekts relativ zu den Schaltern in einer Untersuchungsbetriebsart erfasst, ein Maximalsignal erfasst und eine Aktivierungsausgabe erzeugt, wenn das Maximalsignal eine stabile Amplitude aufweist.
Annäherungsschalteranordnung nach Anspruch 16, wobei die Steuerschaltungsanordnung ferner die Aktivierung eines Schalters bei leichter Berührung in der Aktivierungsbetriebsart verhindert.
Annäherungsschalteranordnung nach Anspruch 16, wobei die Steuerschaltungsanordnung auf der Grundlage mehrerer Signale in die Untersuchungsbetriebsart eintritt.
Annäherungsschalteranordnung nach Anspruch 16, wobei die mehreren Annäherungsschalter in ein Fahrzeug eingebaut sind, um sie von einem Insassen in dem Fahrzeug zu verwenden.
Annäherungsschalteranordnung nach Anspruch 16, wobei die Annäherungsschalter kapazitive Schalter umfassen, die einen oder mehrere kapazitive Sensoren umfassen.