DE102008017400A1

DE102008017400A1 - Tragbare Bedieneinheit

Info

Publication number: DE102008017400A1
Application number: DE200810017400
Authority: DE
Inventors: Christian Schirp
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2008-04-05
Publication date: 2009-10-08

Abstract

Beschrieben wird eine tragbare Bedieneinheit mit einem Gehäuse und mit einem Anzeigeelement, welches ein Menü zur Auswahl von Steuerungsfunktionen anzeigen kann, und mit wenigstens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Beschleunigungssensor, der Signale zur Steuerung des Auswahlmenüs generieren kann, wobei die Außenfläche des Gehäuses wenigstens einen als Betätigungsfläche vorgesehenen Bereich aufweist, und wobei die Steuerung des Auswahlmenüs durch Antippen der Betätigungsfläche erfolgt, welches durch den Beschleunigungssensor erfasst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine tragbare Bedieneinheit mit einem Gehäuse und mit einem Anzeigeelement, welches ein Menü zur Auswahl von Steuerungsfunktionen anzeigen kann, und mit wenigstens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Beschleunigungssensor, der Signale zur Steuerung des Auswahlmenüs generieren kann.
Bei tragbaren Bedieneinheiten, wie beispielsweise Fahrzeugschlüsseln oder Fernbedienungen, zeigt sich ein Trend zu Ausführungen mit einem Anzeigeelement zur Darstellung von Informationen. Da insbesondere Fahrzeugschlüssel in der Regel nicht besonders groß sind, ist man bemüht, möglichst große Teile der Oberfläche als Anzeigebereich für Informationen vorzusehen.
Gleichzeitig möchte man aber auch eine interaktive Nutzung der auf dem Anzeigeelement angezeigten Informationen – zum Beispiel zum Einstellen eines Standheizungstimers – oder zumindest eine Beeinflussbarkeit der angezeigten Informationen – beispielsweise zum Umschalten der Anzeige von „km-Stand” auf „Tankreichweite” – ermöglichen. Die dafür üblicherweise benutzten Tasten schränken aber den zur Verfügung stehenden Platz für das Anzeigeelement ein; zudem schaffen sie Schwachstellen in der Außenstruktur der Bedieneinheit.
Ein erster Schritt zur Eliminierung von Schaltelementen auf den Außenflächen einer Bedieneinheit ist die Nutzung eines Beschleunigungssensors; so gibt es Multimedia-Konsolen, Mobiltelefone und mp3-Player, bei denen durch Schwenken – oder wie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 55 605 A1 vorgeschlagen – durch Auswertung der Lage der Bedieneinheit im Raum, einzelne Funktionen gesteuert werden können. Diesen Ausführungen gemeinsam ist aber das Problem, dass sie relativ raumgreifende Bewegungen benötigen, um eine sinnvolle Bedienung zu gewährleisten.
Diesbezüglich eine Verbesserung stellt das in der EP 1 840 699 A2 beschriebene Verfahren zur Messung eines Kippwinkels dar; allerdings mit dem Nachteil, dass jede Kippbewegung auch als Signal zum Weiterschalten des auf dem Display gezeigten Inhaltes interpretiert wird.
Es stellte sich die Aufgabe, eine tragbare Bedieneinheit mit einem weiter verbesserten Bedienkonzept zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Außenfläche des Gehäuses wenigstens einen als Betätigungsfläche vorgesehenen Bereich aufweist, und dass die Steuerung des Auswahlmenüs durch Antippen der Betätigungsfläche erfolgt, welches durch den Beschleunigungssensor erfasst wird.
Es wird somit eine spezifische Art der Beeinflussung der Bedieneinheit vorgeschlagen. Das Antippen einer Betätigungsfläche ist für eine ausführende Person mit einer kurzen Betätigung einer Schalttaste vergleichbar, so dass diese Bedienweise schnell und intuitiv erfassbar ist. Daher benötigt ein Benutzer der Bedieneinheit keine längere Lernphase, um mit der Funktionsweise der Bedieneinheit vertraut zu werden.
Das Antippen einer definierten Betätigungsfläche des Gehäuses bewirkt eine Beschleunigung des Gehäuses, und zwar entweder eine Linearbescheunigung in einer Achsenrichtung des Gehäuses oder eine Drehbeschleunigung um eine der Gehäuseachsen. Aus der Form des durch den mindestens einen Beschleunigungssensor erfassten Betätigungsimpulses kann eine zugehörige Auswerteelektronik das Antippen einer Betätigungsfläche erkennen und von Störeinflüssen, das heißt von Bewegungen und Erschütterungen des Gehäuses, unterscheiden. Dazu ist es besonders vorteilhaft, das durch den mindestens einen Beschleunigungssensor erfasste Signal mit einem bestimmten Schwellwert und/oder mit einer für eine Betätigung typischen Signalform zu vergleichen. Durch diese Maßnahme kann die Bedieneinheit gegenüber Fehlauslösungen weitgehend abgesichert werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dass die Auswerteelektronik aus der Form des erfassten Betätigungsimpulses die Betätigung verschiedener Betätigungsflächen unterscheiden kann. Es ist daher vorteilhaft möglich, auf der Gehäuseoberfläche mehrere Betätigungsflächen vorzusehen, denen unterschiedliche auszulösende Funktionen zugeordnet sind.
Hierbei erfasst der Beschleunigungssensor vorzugsweise nicht einfach nur die Stärke einer durch das Antippen bewirkten Erschütterung des Gehäuses sondern wertet eine durch das Antippen bewirkte Beschleunigung des Gehäuses richtungsabhängig aus. Diesbezüglich vorteilhaft ist es, wenn innerhalb des Gehäuses ein mehrachsiger und/oder mehrere Beschleunigungssensor(en) angeordnet ist/sind. Hierdurch können die Tippbetätigungen an verschiedenen Bedienflächen besonders gut unterschieden werden. Darüber hinaus können auch Störbeeinflussungen besonders gut erkannt und ausgefiltert werden.
Diesbezüglich vorteilhaft ist auch die Ausstattung der Bedieneinheit mit zwei an gegenüberliegenden peripheren Stellen angeordneten Beschleunigungssensoren. Hierdurch lässt sich eine Tippbewegung mit hoher Sicherheit von einer Erschütterung, z. B. beim Ablegen der Bedieneinheit auf einer harten Oberfläche, durch die Auswertung von differentiellen und gleichgerichteten Signalanteilen unterscheiden; differentielle Signale entsprechen einer Tippbetätigung, gleichgerichtete Anteile werden als Störkomponenten erkannt.
Besonders vorteilhaft ist es, durch angedeutete Griffmulden an der Bedieneinheit den Benutzer dazu anzuleiten, die Bedieneinheit etwa mittig zu fassen. Hierdurch entsteht eine definierte Schwenkachse für eine durch das Antippen bewirkte Beschleunigung des Gehäuses. Ein solches Verschwenken des Gehäuses ist dabei genau genommen eine Drehbeschleunigung; da der Verschwenkwinkel aber üblicherweise recht gering ist, kann eine solche Verschwenkung ohne weiteres als Linearbeschleunigung erfasst und ausgewertet werden.
Äußerst vorteilhaft ist es, die zur Auslösung von Bedienfunktionen vorgesehenen Gehäuseteile zu kennzeichnen, beispielsweise durch eine besondere Farbgebung, durch Symbole oder durch eine Beschriftung. Eine derartige Kennzeichnung kann auch durch das Anzeigeelement dynamisch, das heißt für kontextbezogen wechselnde Bedienfunktionen, generiert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung hervor. Es zeigen
1 den schematisch dargestellten Aufbau einer Bedieneinheit,
2 und 3 jeweils eine Skizze zur Bedienweise der Bedieneinheit, sowie zugehörige typische Sensorsignale des Beschleunigungssensors.
Die 1 zeigt den Aufbau der Bedieneinheit in einer schematischen Ansicht. Die Bedieneinheit besteht aus einem quaderförmigen Gehäuse 1, welches auf einer seiner Hauptflächen ein Anzeigelement 2, ausgeführt beispielsweise als ein Flüssigkristallanzeigeelement, aufweist.
Eine beispielhafte Verwendung einer solchen Bedieneinheit, die im folgenden näher beschrieben wird, besteht in der Ausbildung eines elektronischen Schlüssels für ein Fahrzeug. Da ein solcher Schlüssel eine handliche Größe aufweisen soll, ist es üblich, das Gehäuse 1 der Bedieneinheit relativ kleinbauend auszuführen. Damit das Anzeigeelement 2 dennoch gut ablesbar ist, nimmt es einen Großteil einer Hauptfläche des Gehäuses 1 ein.
Das Anzeigeelement 2 dient vorrangig zur Darstellung von Steuerungsfunktionen, die etwa in Form eines Auswahlmenüs auf dem Anzeigeelement 2 darstellbar sind und kann darüber hinaus auch zur Anzeige weiterer Informationen vorgesehen sein. Um aus dem – hier nicht dargestellten – Auswahlmenü eine Auswahl zu treffen bzw. um anschließend eine ausgewählte Steuerungsfunktion auslösen zu können, ist eine Bedienung durch das Antippen von Betätigungsflächen (5a, 5b, 6, 7, 8) vorgesehen, die durch Abschnitte der Gehäuseoberfläche ausgebildet sind.
Als Betätigungsflächen (5a, 5b, 6, 7, 8) sind hier insbesondere die Randabschnitte (5a, 5b, 6) der Hauptflächen um das Anzeigeelement 2 herum vorgesehen, sowie auch die Seitenflächen (7, 8) des Gehäuses 1. Vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungsflächen (5a, 5b, 6, 7, 8) durch – hier nicht dargestellte – Symbole, eine Aufschrift oder durch eine besondere Farbgebung als solche gekennzeichnet sind.
Zur Auslösung bestimmter Funktionen können Betätigungsflächen (5a, 5b, 6, 7, 8) zeitweise und situationsbezogen aktiv geschaltet sein, wobei das Anzeigeelement 2 durch entsprechende Anzeigen die derzeit aktiven Betätigungsflächen (5a, 5b, 6, 7, 8) kennzeichnen kann. Dabei können Betätigungsflächen auch mit Teilflächen des Anzeigeelements 2 zusammenfallen oder sich mit diesen überschneiden.
Zur Erkennung einer Tippbetätigung ist wenigstens ein Beschleunigungssensor 3 vorgesehen, der innerhalb des Gehäuses 1 in einem peripheren Bereich angeordnet ist. Der Beschleunigungssensor 3 ist vorzugsweise als ein Sensor zur Erfassung von Linearbeschleunigungen ausgebildet. Je nach Anwendungsfall kann auch die Verwendung eines Drehbeschleunigungssensors (”Gyro-Sensor”) vorteilhaft sein.
Alternativ können auch mehrere Beschleunigungssensoren 3 an verschiedenen Anbauorten innerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen sein, um eine genauere und vielseitigere Erfassung von Tippbetätigungen am Gehäuse 1 zu ermöglichen.
Damit der Beschleunigungssensor 3 möglichst deutliche Sensorsignale generiert, ist es vorteilhaft, die Bedieneinheit auf eine definierte Weise zu ”lagern”. Daher ist für eine in der Hand gehaltene Bedieneinheit eine Formgebung zweckmäßig, die den Benutzer dazu anleitet, die Bedieneinheit auf eine vorgesehene Weise zu erfassen. Bei dem hier schematisch dargestellten Gerät sind in der Mitte der beiden längeren Seitenflächen zwei einander gegenüberliegende Griffmulden 4 angeformt, die den Benutzer veranlassen, die Bedieneinheit genau in diesen Bereich zu halten.
Aufgrund der „Lagerung” der Bedieneinheit in der einen Hand führt das Antippen von Betätigungsflächen (5a, 5b, 6, 7, 8) der Bedieneinheit mit der anderen Hand entweder zu einer ruckartigen Längsbeschleunigung des Gehäuses 1 oder zu einer Rotation um seine Lagerstelle. Aufgrund der Richtung und der Amplitude der Beschleunigung kann man anhand der Ausgangssignale des Beschleunigungssensors bzw. der Beschleunigungssensoren unterscheiden, gegen welche Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) der Benutzer getippt hat.
So führt ein Antippen der Betätigungsflächen 5a und 5b jeweils zu einer Drehbewegung um die Querachse x, die aufgrund des üblicherweise geringen Drehwinkels von dem Beschleunigungssensor 3 als eine Beschleunigung in vertikaler Richtung erfasst wird.
Ein Antippen eines Abschnitts der Seitenflächen 7 führt zu einer Drehung des Gehäuses um die Hochachse z bzw. zu einer vom Beschleunigungssensor 3 erfassten Beschleunigung in horizontaler Richtung. Prinzipiell lassen sich die Signale für Hoch- und Querachsendrehung auch über einen Drehbeschleunigungssensor (Gyro-Sensor) erfassen; die derzeitigen Preise solcher Sensoren lassen dies jedoch vorerst nicht attraktiv erscheinen.
Ein Antippen der Betätigungsfläche 8 kann als Beschleunigung des Gehäuses 1 in Richtung der Längsachse y erfasst und ausgewertet werden.
In den 2 und 3 ist ein besonders einfaches Beispiel zur Bedienweise der Bedieneinheit dargestellt.
Die hier vorgesehenen Bedienung bezieht sich auf das Antippen von nur zwei Betätigungsflächen (5a, 5b), von denen die erste Betätigungsfläche 5a durch den Randbereich oberhalb des Anzeigeelements 2 und die zweite Betätigungsfläche 5b durch den Randbereich unterhalb des Anzeigeelements 2 auf der Hauptfläche der Bedieneinheit gebildet ist.
Durch das Antippen einer der beiden Betätigungsflächen (5a, 5b) kann beispielsweise eine Auswahl in einem nicht dargestellten zeilenorientierten Auswahlmenü nach oben oder nach unten weitergeschaltet werden.
Die Erkennung der jeweils angetippten Betätigungsfläche (5a, 5b) erfolgt durch einen einzigen Beschleunigungssensor 3, der innerhalb des Gehäuses 1, hier beispielhaft unterhalb der oberen Betätigungsfläche 5a, angeordnet ist.
Die 2 zeigt außerdem eine typische Impulsform des Sensorsignals 9, das von dem Beschleunigungssensor 3 bei einem einmaligen Antippen der oberen Betätigungsfläche 5a erzeugt wird. Die qualitative Form erklärt sich aus der Funktionsweise des Beschleunigungssensors 3.
Das Funktionsprinzip eines Beschleunigungssensors beruht zumeist darauf, dass er bei einer Beschleunigung die auf eine Testmasse wirkende Trägheitskraft erfasst. Beim Antippen entsteht so zunächst ein relativ steiler Impuls, dessen Amplitude von der Stärke der Tippbetätigung abhängt. Nach dem Antippen schwingt die Testmasse aufgrund ihrer Trägheit zunächst über ihre Ausgangslage hinaus; danach klingt die Schwingung der Testmasse gedämpft ab.
Erkennt eine – hier nicht dargestellte – Auswerteelektronik ein Sensorsignal 9 mit einem derartigen qualitativen Verlauf und einer vorgegebenen Mindestamplitude, so löst diese die der Betätigungsfläche 5a zugeordnete Steuerungsfunktion aus.
Bei einer Tippbetätigung der Betätigungsfläche 5b, angedeutet in der 3, erzeugt der Beschleunigungssensor 3 ein qualitativ gleichartiges Sensorsignal 10, welches aufgrund seines umgekehrten Vorzeichen leicht von dem Sensorsignal 9 einer Tippbetätigung des Betätigungsfläche 5a unterschieden werden kann.

1: Gehäuse
2: Anzeigeelement
3: Beschleunigungssensor
4: Griffmulden
5a, 5b, 6: Randabschnitte (um das Anzeigeelement)
7, 8: seitliche Gehäuseflächen (Seitenflächen)
(5a, 5b, 6, 7, 8): Betätigungsflächen
9, 10: Sensorsignal
x: Querachse
y: Längsachse
z: Hochachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19855605 A1 [0004]
- EP 1840699 A2 [0005]

Claims

Tragbare Bedieneinheit mit einem Gehäuse und mit einem Anzeigeelement, welches ein Menü zur Auswahl von Steuerungsfunktionen anzeigen kann, und mit wenigstens einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Beschleunigungssensor, der Signale zur Steuerung des Auswahlmenüs generieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Gehäuses (1) wenigstens einen als Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) vorgesehenen Bereich aufweist, und dass die Steuerung des Auswahlmenüs durch Antippen der Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) erfolgt, welches durch den Beschleunigungssensor (3) erfasst wird.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine als Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) vorgesehene Bereich des Gehäuses (1) außerhalb der Anzeigefläche des Anzeigeelements (2) liegt.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigsten eine als Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) vorgesehene Bereich des Gehäuses (1) als Betätigungsfläche gekennzeichnet ist.
Bedieneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennzeichnung der als Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) vorgesehenen Bereiche des Gehäuses (1) veränderlich durch das Anzeigeelement (2) erfolgt.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung einer ausgewählten Steuerfunktion ebenfalls durch das Antippen einer Betätigungsfläche (5a, 5b, 6, 7, 8) erfolgt.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Griffmulden (4) aufweist.
Bedieneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Griffmulden (4) einander gegenüberliegend an den seitlichen Gehäuseflächen (6) an der Längsseite des Gehäuses (1) angeordnet sind.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit mehrere Beschleunigungssensoren (3) aufweist.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Beschleunigungssensor (3) ein Drehbeschleunigungssensor ist.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Bedieneinheit gehörende Auswerteelektronik die Impulsform und/oder die Intensität der Sensorsignale (9, 10) des mindestens einen Beschleunigungssensors (3) auswertet.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Randabschnitt (5a, 5b, 6) der Hauptfläche des Gehäuses (1) als Betätigungsfläche vorgesehen ist.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen elektronischen Schlüssel für ein Kraftfahrzeug ausbildet.