DE102015117564A1

DE102015117564A1 - Direktionale näherungsschalterbaugruppe

Info

Publication number: DE102015117564A1
Application number: DE102015117564.9A
Authority: DE
Inventors: Stuart C. Salter; Pietro Buttolo; Mahendra Somasara Dassanayake
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-20
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2016-04-21
Also published as: RU2015144814A; BR102015026386A2; US20160112044A1; RU2682091C2; RU2015144814A3; US10038443B2; CN105530007B; CN105530007A; MX364319B; MX2015014625A

Abstract

Eine Näherungsschalterbaugruppe wird bereitgestellt und enthält einen Näherungssensor, der Folgendes umfasst: eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, wobei die ersten und zweiten Finger mit einer variierenden Dichte und einem variablem Abstand dazwischen entlang einer ersten Richtung ineinander greifen. Die Näherungsschalterbaugruppe enthält auch eine Steuerschaltung, die ein Signal als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors verarbeitet und eine Schiebeaktivierung des Sensors in der ersten Richtung bestimmt. Die Schalterbaugruppe kann Antipp-, stabile Drück- und Schiebeaktivierungen bestimmen.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schalter und betrifft insbesondere Näherungsschalter mit verbesserter Schalteraktivierung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Kraftfahrzeuge sind typischerweise mit verschiedenen, von einem Benutzer betätigbaren Schaltern ausgestattet, wie etwa Schaltern zum Betätigen von Einrichtungen einschließlich Fensterheber, Scheinwerfer, Scheibenwischer, Glasschiebedächer oder Schiebedächer, Innenbeleuchtung, Radio- und Infotainmenteinrichtungen und verschiedene andere Einrichtungen. Allgemein müssen diese Arten von Schaltern durch einen Benutzer betätigt werden, um eine Einrichtung zu aktivieren oder zu deaktivieren oder eine gewisse Art von Steuerfunktionen auszuführen. Näherungsschalter wie etwa kapazitive Schalter verwenden einen oder mehrere Näherungssensoren, um ein Erfassungsaktivierungsfeld zu generieren und Änderungen an dem Aktivierungsfeld zu erfassen, die die Benutzerbetätigung des Schalters anzeigen, typischerweise durch einen Benutzerfinger in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Sensor bewirkt. Kapazitive Schalter sind typischerweise so konfiguriert, dass sie eine Benutzerbetätigung des Schalters auf der Basis eines Vergleichs des Erfassungsaktivierungsfelds mit einem Schwellwert detektieren.
Schalterbaugruppen verwenden oftmals mehrere kapazitive Schalter in unmittelbarer Nähe zueinander und erfordern im Allgemeinen, dass ein Benutzer einen einzelnen gewünschten kapazitiven Schalter wählt, um eine beabsichtigte Operation durchzuführen. Einige Schalterbaugruppen verwenden ein Array (Anordnung) von Sensoren, um eine Schiebeakivierung zu detektieren. Bei einigen Anwendungen wie etwa bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug kann es wünschenswert sein, eine Näherungsschalteranordnung bereitzustellen, die die Verwendung von Näherungsschaltern durch eine Person wie etwa einen Fahrer eines Fahrzeugs verbessert.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Näherungsschalterbaugruppe bereitgestellt. Die Näherungsschalterbaugruppe enthält einen Näherungssensor, der Folgendes umfasst: eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, wobei die ersten und zweiten Finger mit variablem Abstand dazwischen entlang einer ersten Richtung ineinander greifen. Die Näherungsschalterbaugruppe enthält auch eine Steuerschaltungsanordnung, die ein Signal als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors verarbeitet und eine Schiebeaktivierung des Sensors in der ersten Richtung bestimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Näherungsschalterbaugruppe bereitgestellt. Die Näherungsschalterbaugruppe enthält: einen Näherungssensor, der eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, umfasst, wobei die ersten und zweiten Finger mit einer variablen Dichte entlang einer ersten Richtung ineinander greifen. Die Näherungsschalterbaugruppe enthält auch eine Steuerschaltung, die ein Signal als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors verarbeitet und eine Schiebeaktivierung des Sensors in der ersten Richtung bestimmt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aktivieren einer Näherungsschalterbaugruppe bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet den folgenden Schritt: Bereitstellen eines Näherungssensors, der eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, umfasst, so dass die ersten und zweiten Finger mit variierender Dichte entlang einer ersten Richtung ineinander greifen. Das Verfahren beinhaltet auch die folgenden Schritte: Verarbeiten eines Signals als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors und Bestimmen einer Schiebeaktivierung des Näherungssensors in der ersten Richtung auf der Basis des verarbeiteten Signals.
Diese und weitere Aspekte, Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden von dem Fachmann bei Lektüre der folgenden Patentschrift, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verstanden und gewürdigt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Perspektivansicht eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einer oben liegenden Konsole, die eine Näherungsschalterbaugruppe verwendet, gemäß einer Ausführungsform;
2 eine vergrößerte Ansicht der oben liegenden Konsole und der Näherungsschalterbaugruppe, in 1 gezeigt;
3 eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie III-III in 2, die einen Näherungsschalter in Relation zu einem Benutzerfinger zeigt;
4 ein Schemadiagramm eines kapazitiven Sensors, der in jedem der in 3 gezeigten kapazitiven Schalter verwendet wird, gemäß einer Ausführungsform;
5 ein Blockdiagramm, das die Näherungsschalterbaugruppe darstellt, gemäß einer Ausführungsform;
6 ein Schemadiagramm eines kapazitiven Sensors, der in dem kapazitiven Schalter verwendet wird, gemäß einer ersten Ausführungsform;
7 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert (Delta-Sensorzählwert) für ein mit dem kapazitiven Sensor von 6 assoziiertes Signal während eines horizontalen Wischens von links nach rechts darstellt;
8 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 6 assoziiertes Signal während eines horizontalen Wischens von rechts nach links darstellt;
9 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 6 assoziiertes Signal während eines vertikalen Wischens von oben nach unten darstellt;
10 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 6 assoziiertes Signal während eines diagonalen Wischens von links oben nach rechts unten darstellt;
11 ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Verarbeiten und Bestimmen einer Aktivierung der den in 6 gezeigten Sensor verwendeten Schalterbaugruppe darstellt;
12 ein Flussdiagramm, das die Subroutine des Verarbeitens einer Zeitsteuerung Pad1 in der Routine von 11 darstellt;
13 ein Flussdiagramm, das die Subroutine des Verarbeitens der Zeitsteuerung Pad2 in der Routine von 11 darstellt;
14 ein Flussdiagramm, das die Subroutine des Verarbeitens von Pad1 zu Pad2 in der Routine von 11 darstellt;
15 ein Flussdiagramm, das die Subroutine des Verarbeitens von Pad1 in der Routine von 11 darstellt;
16 ein Flussdiagramm, das die Subroutine des Verarbeitens von Pad2 in der Routine von 11 darstellt;
17 ein Schemadiagramm eines kapazitiven Sensors, der einen Näherungsschalter verwendet, gemäß einer zweiten Ausführungsform;
18 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 17 assoziiertes Signal während eines horizontalen Wischens von links nach rechts darstellt;
19 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 17 assoziiertes Signal während eines horizontalen Wischens von rechts nach links darstellt;
20 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 17 assoziiertes Signal während eines vertikalen Wischens von oben nach unten darstellt;
21 eine grafische Darstellung, die den ∆-Sensorzählwert für ein mit dem kapazitiven Sensor von 17 assoziiertes Signal während eines vertikalen Wischens von unten nach oben darstellt;
22 ein Flussdiagramm, das eine Routine zum Verarbeiten und Aktivieren des den Sensor von 17 verwendeten kapazitiven Schalters darstellt; und
23 ein Flussdiagramm, das die Subroutine des Sammelns der Zeitsteuerung in der Routine von 22 darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise ein detailliertes Design; einige schematische Darstellungen können übertrieben oder minimiert sein, um einen Funktionsüberblick zu zeigen. Deshalb sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als beschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um dem Fachmann zu lehren, wie er die vorliegende Erfindung unterschiedlich verwenden kann.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird das Innere eines Kraftfahrzeugs 10 allgemein so dargestellt, dass es einen Fahrgastraum und eine Näherungsschalterbaugruppe 20 besitzt, die mehrere Näherungsschalter 22 mit Schalteraktivierungsüberwachung und -bestimmung verwendet, gemäß einer Ausführungsform. Das Fahrzeug 10 enthält allgemein eine oben liegende Konsole 12, die am Dachhimmel an der Unterseite des Dachs oder der Decke an der Oberseite des Fahrzeugfahrgastraums angebracht ist, allgemein über dem Frontfahrgastsitzbereich. Die Schalterbaugruppe 20 besitzt mehrere Näherungsschalter 22, die in der oben liegenden Konsole 12 angeordnet sind, gemäß der gezeigten Ausführungsform. Es versteht sich jedoch, dass ein oder mehrere Näherungsschalter 22 in der Schalterbaugruppe 20 verwendet werden können. Die verschiedenen Näherungsschalter 22 können beliebige einer Anzahl von Fahrzeugeinrichtungen und -funktionen steuern, wie etwa eine Bewegung eines Schiebedachs oder eines Glasschiebedachs 16 steuern, die Bewegung einer Glasschiebedachabdeckung 18 steuern, die Aktivierung einer oder mehrerer Beleuchtungseinrichtungen wie etwa Innenkarten-/Lese- und Deckenleuchten 30 und verschiedene andere Einrichtungen und Funktionen, die sich an oder weg von einem Fahrzeug befinden. Es versteht sich jedoch, dass sich die Näherungsschalter 22 anderweitig am Fahrzeug 10 wie etwa am Instrumentenbrett, an anderen Konsolen wie etwa einer Mittelkonsole befinden können, in ein Touchscreendisplay 14 für ein Radio- oder Infotainmentsystem wie etwa ein Navigations- und/oder Audiodisplay integriert sein können oder sich anderweitig an Bord des Fahrzeugs 10 gemäß verschiedenen Fahrzeuganwendungen befinden können.
Die Näherungsschalter 22 werden hier gemäß einer Ausführungsform als kapazitive Schalter gezeigt und beschrieben. Jeder Näherungsschalter 22 enthält mindestens einen Näherungssensor, der ein Erfassungsaktivierungsfeld bereitstellt, um einen Kontakt oder unmittelbare Nähe (z.B. innerhalb eines Millimeters) eines Benutzers in Relation zu dem einen oder den mehreren Näherungssensoren zu erfassen, wie etwa ein Antippen, ein stabiles Drücken oder eine Wischbewegung eines Benutzerfingers. Somit ist das Erfassungsaktivierungsfeld jedes Näherungsschalters 22 in dem Ausführungsbeispiel ein kapazitives Feld und der Benutzerfinger besitzt elektrische Leitfähigkeit und dielektrische Eigenschaften, die in dem Erfassungsaktivierungsfeld eine Änderung oder Störung bewirken, wie es für den Fachmann evident sein sollte. Der Fachmann versteht jedoch auch, dass zusätzliche oder alternative Arten von Näherungssensoren verwendet werden können, wie etwa unter anderem induktive Sensoren, optische Sensoren, Temperatursensoren, resistive Sensoren oder dergleichen oder eine Kombination davon. Beispielhafte Näherungssensoren werden in dem ATMEL® Touch Sensors Design Guide, 10620 D-AT42-04/09 vom 9. April 2009 beschrieben, deren ganze Bezugnahme hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die in 1 und 2 gezeigten Näherungsschalter 22 stellen jeweils eine Steuerung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten oder -einrichtungen bereit oder liefern eine oder mehrere bezeichnete Steuerfunktionen. Einer oder mehrere der Näherungsschalter 22 können dem Steuern einer Bewegung eines Schiebedachs oder eines Glasschiebedachs 16 gewidmet sein, um zu bewirken, dass sich das Glasschiebedach 16 in eine offene oder geschlossene Richtung bewegt, dass sich das Glasschiebedach neigt oder dass eine Bewegung des Glasschiebedachs auf der Basis eines Steueralgorithmus angehalten wird. Ein oder mehrere andere Näherungsschalter 22 können dem Steuern einer Bewegung einer Glasschiebedachblende 18 zwischen offener und geschlossener Position gewidmet sein. Das Glasschiebedach 16 und auch die Blende 18 können als Reaktion auf eine Betätigung des entsprechenden Näherungsschalters 22 durch einen Elektromotor betätigt werden. Andere Näherungsschalter 22 können dem Steuern anderer Einrichtungen gewidmet sein, wie etwa dem Einschalten einer Innenkarten-/Leseleuchte 30, dem Ausschalten einer Innenkarten-/Leseleuchte 30, dem Ein- oder Ausschalten einer Deckenleuchte, dem Entriegeln eines Kofferraums, dem Öffnen einer Rückklappe oder dem Umgehen eines Türlichtschalters. Zu zusätzlichen Steuerungen über die Näherungsschalter 22 können das Betätigen von Türfensterhebern hoch und runter zählen. Verschiedene andere Fahrzeug- und Nicht-Fahrzeug-Steuerungen können durch Verwendung der hier beschriebenen Näherungsschalter 22 gesteuert werden.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Abschnitt der Näherungsschalterbaugruppe 20 so dargestellt, dass er einen Näherungsschalter 22 in Relation zu einem Benutzerfinger 34 während der Verwendung der Schalterbaugruppe 20 besitzt. Der Näherungsschalter 22 kann einen oder mehrere Näherungssensoren 24 zum Generieren eines Erfassungsaktivierungsfelds enthalten. Gemäß einer Ausführungsform kann jeder der Näherungssensoren 24 durch das Aufdrucken leitender Tinte auf die obere Oberfläche der polymeren oben liegenden Konsole 12 ausgebildet werden. Ein Beispiel für einen Näherungssensor 24 ist in 4 allgemein mit einer Ansteuerelektrode 26 und einer Empfangselektrode 28 jeweils mit ineinandergreifenden Fingern zum Generieren eines kapazitiven Felds 32 gezeigt. Es versteht sich, dass jeder der Näherungssensoren 24 anderweitig ausgebildet werden kann, wie etwa durch Montieren einer vorgeformten leitenden Schaltungsbahn auf einem Substrat gemäß anderen Ausführungsformen. Die Ansteuerelektrode 26 empfängt mit einer Spannung V_I angelegte Rechteckwellen-Ansteuerimpulse. Die Empfangselektrode 28 besitzt einen Ausgang zum Generieren einer Ausgangsspannung V_O. Es versteht sich, dass die Ansteuer- und Empfangselektrode 26 und 28 in verschiedenen anderen Konfigurationen zum Generieren des kapazitiven Felds als das Aktivierungsfeld 32 angeordnet werden können. Die Ansteuerelektrode 26 enthält mehrere Elektrodenfinger 27A–27E, die jeweils allgemein so dargestellt sind, dass sie sich relativ zur horizontalen Achse unter einem anderen Winkel erstrecken. Die Empfangselektrode 28 enthält mehrere Elektrodenfinger 29A–29C, die sich jeweils gleichermaßen relativ zur horizontalen Achse mit unterschiedlichen Winkeln erstrecken. Die erste und zweite Mehrzahl von Fingern 27A–27E und 29A–29C sind miteinander verschränkt und besitzen einen variablen oder variierenden Abstand dazwischen an verschiedenen Orten entlang einer ersten Richtung parallel zur horizontalen Achse. Es versteht sich, dass die Ansteuer- und Empfangselektrodenfinger 27A–27E und 29A–29C eine Dichte besitzen, die entlang der ersten Richtung, wie etwa entlang der horizontalen Achse, variiert. Die Sensoranordnung gestattet vorteilhafterweise eine Detektion einer Aktivierung durch einen Benutzerfinger entlang einer ersten Richtung wie etwa einer horizontalen Achse und einer zweiten Richtung orthogonal zur ersten Richtung wie etwa einer vertikalen Achse. Dem ist so, weil ein Benutzerfinger auf einer Seite des Sensors 24 mit einer größeren Anzahl an Elektrodenfingern interagiert im Gegensatz zur gegenüberliegenden Seite, wodurch das Verarbeiten der Sensorsignale ermöglicht wird, um eine Schiebe- oder Wischbewegung des mit dem Sensor 24 koppelnden Fingers zu bestimmen. Zusätzlich kann ein diagonales Schieben des Fingers und ein Antippen oder stabiles Drücken des Fingers detektiert werden, wie hierin beschrieben.
Bei der hierin gezeigten und beschriebenen Ausführungsform wird die Ansteuerelektrode 26 jedes Näherungssensors 24 mit einer Spannungseingabe V_I als Rechteckimpulse mit einem Ladeimpulszyklus versorgt, der ausreicht, um die Empfangselektrode 28 auf eine Sollspannung zu laden. Die Empfangselektrode 28 dient damit als eine Messelektrode. Wenn ein Benutzer oder Bediener wie etwa der Benutzerfinger 34 in ein Aktivierungsfeld 32 eintritt, detektiert die Näherungsschalterbaugruppe 20 die durch den Finger 34 an dem Aktivierungsfeld 32 bewirkte Störung und bestimmt, ob die Störung ausreicht, um den entsprechenden Näherungsschalter 22 zu aktivieren. Die Störung des Aktivierungsfelds 32 wird durch Verarbeiten des mit dem entsprechenden Signalkanal assoziierten Ladeimpulssignals detektiert. Jeder Näherungsschalter 22 besitzt seinen eigenen Signalkanal, der Ladeimpulszählwerte generiert, der wie hierin erörtert verarbeitet wird.
Unter Bezugnahme auf 5 wird die Näherungsschalterbaugruppe 20 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Mehrere Näherungssensoren 24 sind so gezeigt, dass sie Eingangssignale zu einem Controller 40 wie etwa einem Microcontroller liefern. Der Controller 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 eine Benutzeraktivierung des entsprechenden Schalters durch Vergleichen des Aktivierungsfeldsignals mit einem oder mehreren Schwellwerten gemäß einer oder mehrerer Steuerroutinen zu erfassen. Es versteht sich, dass eine andere analoge und/oder digitale Steuerschaltungsanordnung verwendet werden kann, um jedes Aktivierungsfeld zu verarbeiten, eine Benutzeraktivierung zu bestimmen und eine Aktion zu initiieren. Der Controller 40 kann ein QMatrix-Erfassungsverfahren, durch ATMEL^® erhältlich, gemäß einer Ausführungsform verwenden. Das ATMEL-Erfassungsverfahren verwendet einen WINDOWS^® Host C/C++-Compiler und Debugger WinAVR, um die Entwicklung und das Testen des Dienstprogramms Hawkeye zu vereinfachen, das das Überwachen des internen Zustands kritischer Variablen in der Software sowie das Sammeln von Logs von Daten für die Nachverarbeitung in Echtzeit gestattet.
Der Controller 40 liefert ein Ausgangssignal an eine oder mehrere Einrichtungen, die konfiguriert sind zum Durchführen dedizierter Aktionen als Reaktion auf eine detektierte Aktivierung eines Näherungsschalters. Beispielsweise können die eine oder mehreren Einrichtungen ein Glasschiebedach 16 mit einem Motor zum Bewegen der Glasschiebedachpaneele zwischen offener, geschlossener und geneigter Position, eine Glasschiebedachblende 18, die sich zwischen offener und geschlossener Position bewegt, und Beleuchtungseinrichtungen 30, die ein- und ausgeschaltet werden können, beinhalten. Andere Einrichtungen können gesteuert werden, wie etwa ein Radio, um Ein- und Aus-Funktionen, eine Lautstärkeregelung, einen Suchlauf durchzuführen, und andere Arten von Einrichtungen zum Durchführen anderer dedizierter Funktionen. Einer der Näherungsschalter 22 kann dem gewidmet sein, das Glasschiebedach als Reaktion auf ein Wischen in einer ersten Richtung zu schließen und das Glasschiebedach als Reaktion auf ein Wischen in der entgegengesetzten zweiten Richtung zu öffnen, das Glasschiebedach als Reaktion auf ein Wischen in einer dritten Richtung orthogonal zur ersten und zweiten Richtung zu einer geneigten Position zu bewegen und eine Bewegung des Glasschiebedachs als Reaktion auf ein Antippen oder stabiles Drücken zu stoppen. Die Glasschiebedachblende 18 kann als Reaktion auf einen anderen Näherungsschalter 22 als Reaktion auf Wischen in entgegengesetzten Richtungen geöffnet und geschlossen werden. Ein Motor kann das Glasschiebedach oder die Blende als Reaktion auf die Art von Aktivierung zu einer gewünschten Position betätigen.
Der Controller 40 ist weiterhin so gezeigt, dass er einen an den Mikroprozessor 42 gekoppelten Analog-Digital-Vergleicher (A/D-Vergleicher) 44 besitzt. Der A/D-Vergleicher 44 empfängt die Spannungsausgabe V_O von jedem der Näherungsschalter 22, wandelt das analoge Signal in ein digitales Signal um und liefert das digitale Signal an den Mikroprozessor 42. Außerdem enthält der Controller 40 einen an den Mikroprozessor 42 gekoppelten Impulszähler 46. Der Impulszähler 46 zählt die Ladesignalimpulse, die an jede Ansteuerelektrode jedes Näherungssensors angelegt werden, führt eine Zählung der Impulse durch, die benötigt werden, um den Kondensator zu laden, bis die Spannungsausgabe V_O eine vorbestimmte Spannung erreicht, und liefert den Zählwert an den Mikroprozessor 42. Der Impulszählwert zeigt die Änderung bei der Kapazität des entsprechenden kapazitiven Sensors an. Der Controller 40 ist weiterhin so gezeigt, dass er mit einem impulsbreitenmodulierten Ansteuerpuffer 15 kommuniziert. Der Controller 40 liefert ein impulsbreitenmoduliertes Signal an den impulsbreitenmodulierten Ansteuerpuffer 15, um eine Rechteckwellenimpulsfolge V_I zu generieren, die an jede Ansteuerelektrode jedes Näherungssensors/-schalters 22 angelegt wird. Der Controller 40 verarbeitet eine im Speicher gespeicherte Steuerroutine 100 zum Überwachen und Durchführen einer Bestimmung hinsichtlich Aktivierungen eines der Näherungsschalter und liefert Ausgangssteuersignale an verschiedene gesteuerte Einrichtungen.
Der Näherungssensor 24 ist in 6 als ein kapazitiver Sensor gezeigt, gemäß einer ersten Ausführungsform. Bei dieser Ausführungsform enthält der Näherungsensor 24 eine erste Empfangselektrode 28 mit einer ersten Mehrzahl von kapazitiven Fingern 29A–29D. Die ersten Finger 29A–29D erstrecken sich relativ zur horizontalen Achse unter verschiedenen Winkeln nach außen und sind an den Signalausgang V_O gekoppelt. Der kapazitive Sensor 24 enthält auch eine zweite und dritte Ansteuerelektrode 26A und 26B. Die zweite Elektrode 26A enthält eine Mehrzahl von zweiten kapazitiven Fingern 27A–27C, von denen sich jeder relativ zur horizontalen Achse unter unterschiedlichen Winkeln nach außen erstreckt. Die dritte Elektrode 26B enthält eine Mehrzahl von kapazitiven Fingern 27D–27F, von denen sich jeder relativ zur horizontalen Achse unter unterschiedlichen Winkeln nach außen erstreckt. Die zweite und dritte Elektrode 26A und 26B sind im Allgemeinen entlang der horizontalen Achse ausgerichtet, während die erste Elektrode 28 gleichermaßen allgemein entlang der horizontalen Achse ausgerichtet ist, so dass die Elektrodenfinger derart ineinander greifen, dass sich Finger an einer Ansteuerelektrode zwischen entgegengesetzten Fingern an der Empfangselektrode erstrecken und kapazitiv damit koppeln. Die zweite Elektrode 26A enthält weiterhin einen sich vertikal erstreckenden Außenfinger 31A, der sich allgemein senkrecht zur horizontalen Achse erstreckt, um einen Abschnitt der ersten Elektrode 28 teilweise zu umgeben. Die dritte Elektrode 26B enthält analog einen sich vertikal erstreckenden Außenfinger 26B, der sich senkrecht zur horizontalen Achse erstreckt, um einen Abschnitt der ersten Elektrode 28 teilweise zu umgeben. Als Ergebnis dieser Elektrodenkonfiguration sind die zweiten und dritten Finger 27A–27F mit den ersten Fingern 29A–29D verschränkt und besitzen eine variable Dichte entlang der ersten Richtung, die parallel zur horizontalen Achse verläuft. Als solches geht, während ein Benutzerfinger von der linken Seite zur rechten Seite gleitet, wie in 6 zu sehen, die Dichte der Elektrodenfinger, die mit dem Finger koppeln, von einer höheren Dichte zu einer niedrigeren Dichte, was bei einem Finger gegebener Größe, der damit koppelt, dem entspricht, dass ein höheres Signal zu einem niedrigeren Signal abfällt. Im Gegensatz dazu bewirkt ein Gleiten eines Benutzerfingers von der rechten Seite zur linken Seite, dass der Benutzerfinger mit einer niedrigen Dichte von kapazitiven Fingern koppelt, die zu einer hohen Dichte von kapazitiven Fingern ansteigt, entsprechend einem Signal, das zunimmt. Als solches kann eine Schiebebewegung oder ein Wischen des Benutzerfingers von links nach rechts oder von rechts nach links detektiert werden, indem die durch den Sensor generierten Signale verarbeitet und die Änderungsrate der Signale relativ zu einem Schwellwert und/oder einem Spitzenwert für ein horizontales Schieben überwacht wird, wie hierin beschrieben. Der Näherungssensor 24 kann auch ein vertikales Wischen von oben nach unten oder von unten nach oben detektieren, indem die an jeder der zweiten oder dritten Elektrode 26a und 26B generierten Signale verarbeitet werden. Durch das Wissen, dass der Benutzerfinger von der oberen zweiten Elektrode 26A zur unteren dritten Elektrode 26B geht, kann die Baugruppe ein Wischen von oben nach unten identifizieren. Im Gegensatz dazu kann durch das Identifizieren eines Signals an der unteren dritten Elektrode 26B vor der oberen zweiten Elektrode 26A ein Wischen von unten nach oben identifiziert werden. Weiterhin kann ein diagonales Wischen zwischen links oben und rechts unten und zwischen links unten und rechts oben detektiert werden.
In den 7–10 ist die Änderung bei Sensorladeimpulszählwerten, als ∆ Sensorzählwert gezeigt, gemäß verschiedenen Beispielen für Signalkanäle dargestellt, die mit dem den in 6 gezeigten Näherungssensor 24 verwendenden Näherungsschalter 22 assoziiert sind. Die Änderung beim Sensorladeimpulszählwert ist die Differenz zwischen einem initialisierten referenzierten Zählwert, ohne dass irgendein Finger oder anderes Objekt in dem Aktivierungsfeld präsent ist und dem entsprechenden Sensormesswert. In diesen Beispielen betritt der Benutzerfinger das mit dem Näherungsschalter 22 assoziierte Aktivierungsfeld 32 und interagiert damit, während sich der Benutzerfinger über den Sensor 24 bewegt. Der Signalkanal ist die Änderung (∆) bei dem mit dem kapazitiven Sensor 24 assoziierten Sensorladeimpulszählwert. Bei der offenbarten Ausführungsform sind die Näherungssensoren 24 kapazitive Sensoren. Wenn sich ein Benutzerfinger in Kontakt mit einem Sensor 24 oder in enger Nähe dazu befindet, verändert der Finger die am entsprechenden Sensor 24 gemessene Kapazität. Die Kapazität ist parallel zu der parasitären Kapazität des unberührten Sensorpads und misst als solches als ein Offset. Die von einem Benutzer oder Bediener induzierte Kapazität ist proportional zur Dielektrizitätskonstante des Fingers oder eines anderen Körperteils des Benutzers, der dem kapazitiven Pad exponierten Oberfläche, und ist umgekehrt proportional zu dem Abstand des Körperglieds des Benutzers zu dem Schalterknopf. Gemäß einer Ausführungsform wird jeder Sensor mit einer Folge von Spannungsimpulsen über eine Impulsbreitenmodulationselektronik (PWM-Elektronik) erregt, bis der Sensor bis zu einem Sollspannungspotenzial geladen ist. Ein derartiges Erfassungsverfahren lädt die Empfangselektrode 28 auf ein bekanntes Spannungspotenzial. Der Zyklus wird wiederholt, bis die Spannung an dem Messkondensator eine vorbestimmte Spannung erreicht. Das Platzieren eines Benutzerfingers auf der Berührungsoberfläche des Schalters 24 führt eine externe Kapazität ein, die die bei jedem Zyklus transferierte Ladungsmenge erhöht, wodurch die Gesamtzahl an Zyklen reduziert wird, die erforderlich sind, damit die Messkapazität die vorbestimmte Spannung erreicht. Der Benutzerfinger bewirkt, dass sich die Änderung bei dem Sensorladeimpulszählwert erhöht, da dieser Wert auf dem initialisierten Referenzzählwert minus dem Sensormesswert basiert.
Die Näherungsschalterbaugruppe 20 ist in der Lage, die Handbewegung des Benutzers zu erkennen, wenn sich die Hand, insbesondere ein Finger, in unmittelbarer Nähe zu dem Näherungsschalter 22 befindet, um zu unterscheiden, ob die Absicht des Benutzers darin besteht, einen Schalter 22 mit einer Antipp- oder stabilen Drückaktivierung zu aktivieren oder eine Schiebeaktivierung durchzuführen, auch als ein Wischen bezeichnet. Der in 6 gezeigte Näherungssensor 24 gestattet, dass die Näherungsschalterbaugrppe 20 zwischen einem stabilen Drücken, einem schnellen Antippen und einem Wischen über den Sensor differenziert und diese bestimmt. Die Sensorgeometrie- und Steuerschaltungsanordnung ermöglicht es auch der Näherungsschalterbaugruppe 10, die Richtung des Wischens zu detektieren, ob das Wischen ein Wischen von links nach rechts, ein Wischen von rechts nach links, ein Wischen von oben nach unten, ein Wischen von unten nach oben oder ein diagonales Wischen ist, das sich in eine Richtung zwischen der horizontalen und vertikalen Achse erstreckt. Ein stabiles Drücken erfordert im Allgemeinen, dass das sowohl an der zweiten als auch dritten Elektrode 26A und 26B generierte Signal für einen vorbestimmten Zeitbereich stabil ist. Ein schnelles Antippen erfordert im Allgemeinen, dass ein symmetrisches Ansteigen und Abfallen des Signals zu dem Spitzenwert innerhalb eines kurzen Zeitbereichs erfolgt. Ein Schieben über den Sensor oder das Pad kann erkannt werden, indem die Flanke des Anstiegs und des Abfalls der Elektrodensignale und ihre relative Zeitsteuerung analysiert werden.
Falls eine Schiebeaktivierung detektiert wird, treten im Allgemeinen die folgenden Schritte auf. Die Anstiegs- und Abfallszeitsteuerung von beiden, mit der zweiten und dritten Elektrode 26A und 26B, auch als Pad1 und Pad2 bezeichnet, assoziierten Signale wird bestimmt. Die Offset-Zeitsteuerung der Signale der zweiten und dritten Elektrode wird ebenfalls bestimmt. Eine Bewegung von links nach rechts, von rechts nach links oder keiner sowohl über Pad1 als auch Pad2 wird bestimmt. Eine Bewegung von der oberen zweiten Elektrode 26A zur unteren dritten Elektrode 26B oder von der unteren dritten Elektrode 26B zur oberen zweiten Elektrode 26A wird bestimmt. Die Daten werden kombiniert und verarbeitet, um die Gesamtwischrichtung zu bestimmen.
In 7 sind die an der zweiten und dritten Elektrode 26A bzw. 26B generierten Signale 50A und 50B allgemein während einer Wischaktivierung von links nach rechts dargestellt. Pad1 wird als das durch die zweite Elektrode 26A in Relation zur ersten Elektrode 28 generierte Signal bezeichnet. Pad2 wird als das durch die dritte Elektrode 26B in Relation zur ersten Elektrode 28 generierte Signal bezeichnet. Beide Signale über Pad1 und Pad2 sind so gezeigt, dass sie zu Zeiten T1a und T2a ansteigen und einen Schwellwert Th kreuzen und zu Zeiten T1b beziehungsweise T2b weiter ansteigen mit einer ersten Rate bis zu Spitzenwerten P1 und P2. Die Signale 50A und 50B an jedem von Pad1 und Pad2 nehmen dann mit einer niedrigeren zweiten Rate allgemein entlang einer Rampe zum Schwellwert Th zu den Zeiten T1c beziehungsweise T2c ab. Die Zeitwerte T1a, T1b und T1c sind die Zeitperioden, bei denen das Signal an Pad1 den Schwellwert Th kreuzt, während es ansteigt, den Spitzenwert erreicht und den Schwellwert Th kreuzt, wenn es zu null abnimmt. Die Zeitwerte T2a, T2b und T2b sind die Zeitwerte für Pad2, bei denen das Signal den Schwellwert Th beim Ansteigen kreuzt, den Spitzenwert erreicht und danach den Schwellwert Th kreuzt, während es zu null abnimmt. Wenn der Benutzerfinger mit den Elektroden auf der linken Seite des Schalters koppelt, steigt das Signal aufgrund der höheren Dichte und dem engeren Abstand der ineinander greifenden kapazitiven Elektrodenfinger schneller an. Während sich der Finger von links nach rechts bewegt und sich der rechten Seite des Sensors nähert, nimmt das Signal aufgrund der niedrigeren Dichte und des größeren Abstands zwischen den kapazitiven Elektrodenfingern ab, während sich der Benutzerfinger in einer ersten Richtung entlang der horizontalen Achse bewegt.
Eine Wischaktivierung von der rechten Seite zur linken Seite ist in 8 dargestellt, in der die mit der zweiten und dritten Elektrode 26A und 26B assoziierten Signale relativ zur ersten Elektrode ansteigen, den Schwellwert Th kreuzen, mit einer ersten Rate zu Spitzenwerten P1 und P2 zu Zeiten T1b und T2b ansteigen und dann zu Zeiten T1c beziehungsweise T2c mit einer größeren zweiten Rate zurück zum Schwellwert Th abfallen. In diesem Beispiel ist der Signalanstieg mit der ersten Rate langsamer als die abnehmende zweite Rate auf der rechten Seite des Sensors aufgrund der geringeren Dichte der ineinander greifenden kapazitiven Elektrodenfinger und des größeren Abstands der kapazitiven Finger entlang der horizontalen Achse. Die geringere Dichte und der größere Abstand zwischen kapazitiv gekoppelten Fingern führt dazu, dass weniger kapazitive Finger mit dem Benutzerfinger koppeln, was zu einem schwächeren Signal führt.
Die Elektrodensignale für eine Schiebeaktivierung von oben nach unten sind in 9 dargestellt, gemäß einem Beispiel. Bei diesem Beispiel ist das mit der oberen zweiten Elektrode 26A assoziierte Signal 50A so gezeigt, dass es ansteigt und den Schwellwert Th kreuzt, zu einer Zeit T1b einen Spitzenwert P1 erreicht und zur Zeit T1c zum Schwellwert Th zurück abfällt, vor irgendeiner signifikanten Aktivierung der unteren dritten Elektrode 26B. Die untere dritte Elektrode 26B generiert ein zeitverzögertes Signal 50B, das ansteigt, den Schwellwert Th kreuzt, zur Zeit T2b einen Spitzenwert P2 erreicht und dann zur Zeit T2c zurück zum Schwellwert Th abfällt. Das mit der zweiten Elektrode 26A assoziierte Signal 50A steigt somit an, erreicht einen Spitzenwert und fällt ab, bevor das mit der dritten Elektrode 26B assoziierte Signal 50B ansteigt und abfällt. Infolgedessen detektiert die Näherungsschalterbaugruppe 20 eine Aktivierung der oberen zweiten Elektrode 28A vor dem Detektieren einer Aktivierung der unteren dritten Elektrode 28B in einer Zeitsequenz, so dass eine Schiebeaktivierung von oben nach unten detektiert wird. Es versteht sich, dass eine Schiebeaktivierung von unten nach oben detektiert werden kann, indem die Signale 50A und 50B so umgekehrt werden, dass das Signal 50B gleichermaßen zeitlich zuerst vor dem Signal 50A generiert wird.
Die Näherungsschalterbaugruppe 20 ist weiterhin konfiguriert zum Detektieren einer diagonalen Wischaktivierung wie etwa einer Aktivierung von links oben nach rechts unten, wie in 10 gezeigt. In diesem Beispiel steigt das mit der zweiten Elektrode 26A (Pad1) assoziierte Signal 50A bis zum Schwellwert Th an, steigt weiter mit einer steilen, höheren ersten Rate zu einem Höchstwert P1 zur Zeit T1b an und fällt langsamer mit einer niedrigeren zweiten Rate zur Zeit T1c zurück zu dem Schwellwert Th ab. Bevor das Signal 50A unter den Schwellwert Th abfällt, steigt das mit der dritten Elektrode 26B assoziierte Signal 50B an und kreuzt den Schwellwert Th. Das Signal 50B steigt weiter bis zu einem Spitzenwert P2 zur Zeit T1b an und fällt langsam mit einer langsameren Rate zur Zeit T2c zurück zum Schwellwert Th ab. Die Näherungsschalterbaugruppe 20 bestimmt eine Schiebeaktivierung des Schalters 22 von links oben nach rechts unten auf der Basis der Zeitsteuerung des durch T12a verzögerten Signals 50B im Vergleich zum Signal 50A, wobei die Anstiegszeit T1ab und T2ab signifikant kürzer ist als die Abfallszeit T1bc und T2bc. Es versteht sich weiter, dass eine Schiebeaktivierung von links unten nach rechts oben detektiert werden kann, indem die Signale 50A und 50B in einer Zeitsequenz derart umgekehrt werden, dass das Signal 50B gleichermaßen vor dem Signal 50A auftritt. Es versteht sich weiterhin, dass eine diagonale Schiebeaktivierung von rechts oben nach links unten detektiert werden kann und dass eine Schiebeaktivierung von rechts unten nach links oben detektiert werden kann, indem die Signalraten, Spitzenwerte und die Zeitsteuerung relativ zueinander verarbeitet werden.
Unter Bezugnahme auf 11 wird eine Routine 100 zum Verarbeiten der Elektrodensignale und Bestimmen einer Aktivierung des in 6 gezeigten Näherungssensors dargestellt, gemäß einer Ausführungsform. Die Routine 100 kann durch eine Steuerschaltungsanordnung wie etwa den Controller 40 ausgeführt werden. Die Routine 100 beginnt bei Schritt 102 und geht weiter zum Ausführen der Subroutinen 104 und 106 zum Bestimmen der Signale, die mit jeder der zweiten und dritten Elektrode assoziiert sind, die hierin auch als Pad1 beziehungsweise Pad2 bezeichnet werden. Die Subroutinen 104 und 106 können zur gleichen Zeit ausgeführt werden und können wiederholt ausgeführt werden.
Die Subroutine 104 ist in 12 so dargestellt, dass sie bei Schritt 162 beginnt und zu Schritt 164 weitergeht, um die Zeitsteuerung des Signals von Pad1 zu identifizieren, das den Schwellwert Th zur Zeit T1a auf einer ansteigenden Flanke kreuzt. Als nächstes identifiziert die Subroutine 104 bei Schritt 166 die Zeitsteuerung zur Zeit T1b und die Intensität P1 des Signalspitzenwerts von Pad1. Als nächstes identifiziert die Subroutine 104 bei Schritt 168 die Zeitsteuerung des Signals von Pad1, das dem Schwellwert Th zur Zeit T1c auf einer fallenden Flanke kreuzt, vor dem Ende bei Schritt 170.
Die Subroutine 106 ist bei 13 gezeigt, die bei Schritt 172 beginnt und zu Schritt 174 weitergeht, um die Zeitsteuerung des Signals Pad2 zu identifizieren, das zur Zeit T2a auf einer steigenden Flanke den Schwellwert Th kreuzt. Als nächstes identifiziert die Subroutine 106 die Zeitsteuerung zur Zeit T2b und die Intensität P2 des Signalspitzenwerts von Pad2. Schließlich identifiziert die Subroutine 106 die Zeitsteuerung des Signals von Pad2, das den Schwellwert Th zur Zeit T2c auf einer fallenden Flanke kreuzt, vor dem Ende bei Schritt 180.
Nach den Subroutinen 104 und 106 geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 108, um zu bestimmen, ob jedes der Signale sowohl an Pad1 als auch Pad2 stabil ist, und, falls dies der Fall ist, bestimmt, dass eine stabile Drückaktivierung, und endet dann bei Schritt 110. Eine stabile Drückaktivierung kann verwendet werden, um eine bezeichnete Steuerfunktion auszugeben. Falls die mit Pad1 und Pad2 assoziierten Signale nicht stabil sind, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 112, um zu bestimmen, ob die Signale einen schnellen Anstieg mit einer ersten hohen Rate (Delta-Zählwerte/Zeit) erfahren, schnell gefolgt von einem schnellen Abfall mit einer zweiten hohen Rate, und, falls dem so ist, bestimmt eine schnelle Antippaktivierung. Die schnelle Antippaktivierung kann zu einem Ausgangssignal zum Durchführen einer bezeichneten Steuerfunktion führen. Falls die Signale nicht schnell ansteigen und dann schnell fallen, geht die Routine 100 weiter zu den Subroutinen 116 und 118, um die mit jedem von Pad1 und Pad2 assoziierten Signale zu verarbeiten.
Der Prozess Pad1 Subroutine 116 wird in 15 dargestellt, beginnend bei Schritt 194 und weitergehend zum Entscheidungsschritt 196, um zu bestimmen, ob die Zeit T1bc größer ist als die Größe (1 + K) × T2ab, wobei K eine Konstante größer als null ist. Falls ja, geht die Subroutine 116 weiter zu Schritt 198, um zu bestimmen, dass die Zeit T2bc viel größer ist als die Zeit T2ab, die auftritt, wenn der Signalanstieg schneller ist als der Signalabfall, wie in 7 zu sehen, was eine Bewegung von links nach rechts auf Pad1 anzeigt, vor dem Ende bei Schritt 204. Falls die Ausgabe des Entscheidungsschritts 196 negativ ist, geht die Subroutine 116 weiter zu Entscheidungsschritt 200, um zu bestimmen, ob die Zeit T2ab größer ist als die Summe (1 + K) × T2bc und, falls ja, geht weiter zu Schritt 202, um zu bestimmen, dass die Zeit T2ab viel größer ist als die Zeit T2bc, die auftritt, wenn der Signalanstieg langsamer ist als der Signalabfall, wie in 8 zu sehen, was eine Bewegung auf Pad1 von rechts nach links anzeigt, vor dem Ende bei Schritt 204.
Der Prozess Pad2 Subroutine 118 ist in 16 dargestellt, der bei Schritt 206 beginnt und weitergeht zu Entscheidungsschritt 208, um zu bestimmen, ob die Zeit T1bc größer ist als die Größe (1 + K) × T2ab, wobei K eine Konstante ist. Falls ja, geht die Subroutine 208 weiter zu Schritt 210, um zu bestimmen, dass die Zeit T2bc viel größer ist als die Zeit T2ab, die auftritt, wenn der Signalanstieg schneller ist als der Signalabfall, wie in 7 zu sehen, was eine Bewegung auf Pad2 von links nach rechts anzeigt, vor dem Ende bei Schritt 216. Falls die Ausgabe des Entscheidungsschritts 208 negativ ist, geht die Subroutine 116 zu Entscheidungsschritt 212, um zu bestimmen, ob die Zeit T2ab größer ist als die Summe (1 + K) × T2bc, und, falls ja, geht weiter zu Schritt 214, um zu bestimmen, dass die Zeit T2ab viel größer ist als die Zeit T2b, die auftritt, wenn der Signalanstieg langsamer ist als der Signalabfall, wie in 8 zu sehen, was eine Bewegung von rechts nach links auf Pad2 anzeigt, vor dem Ende bei Schritt 216. Nach der Ausführung der Subroutinen 116 und 118 geht die Routine 100 weiter zu Schritt 120 zum Verarbeiten einer Pad1-zu-Pad2-Subroutine, in 14 gezeigt, die bestimmt, ob die Pads zusammen gewischt sind, wie in einem horizontalen Wischen, oder eines nach dem anderen, wie in einem vertikalen Wischen. Die Subroutine 120 beginnt bei Schritt 182 und geht weiter, um zu bestimmen, ob Pad1 in Eingriff genommen ist, bevor geprüft wird, ob T1a < T2a, mit Pad2 in Eingriff genommen, nachdem die Spitze an Pad1 erreicht ist, was bestimmt wird, wenn T12a ≥ T1ab, und, falls dem so ist, bestimmt bei Schritt 186, ob es eine Bewegung von oben nach unten von Pad1 zu Pad2 gibt, vor dem Ende bei Schritt 192. Falls der Entscheidungsschritt 184 negativ ist, geht die Subroutine 120 weiter zum Entscheidungsschritt 188, um zu bestimmen, ob Pad2 vor Pad1 in Eingriff genommen ist, bevor geprüft wird, ob T2a < T1a, mit Pad1 in Eingriff genommen, nachdem die Spitze auf Pad2 erreicht ist, was bestimmt wird, wenn T21a > T2ab, und falls dem so ist, bestimmt bei Schritt 190, dass es eine Bewegung von unten nach oben von Pad2 zu Pad1 gibt, vor dem Ende bei Schritt 192.
Nach der Ausführung von Subroutine 120 geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 122, um zu bestimmen, ob ein Wischen von rechts nach links auf Pad1 detektiert wird, und falls dem so ist, geht weiter zu Entscheidungsschritt 124, um zu bestimmen, ob ein Wischen von rechts nach links auf Pad2 detektiert wird. Falls ein Wischen von rechts nach links sowohl auf Pad1 als auch Pad2 detektiert wird, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 126, um zu bestimmen, ob eine vertikale Wischkomponente von oben nach unten von Pad1 zu Pad2 detektiert wird, und falls dem so ist, bestimmt bei Schritt 120, dass die Wischaktivierung eine diagonale Aktivierung von rechts oben nach links unten ist, bevor sie bei Schritt 160 endet. Falls der Entscheidungsschritt 126 bestimmt, dass die Aktivierung keine Bewegung von oben nach unten Pad1-zu-Pad2 ist, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 130, um zu bestimmen, ob die Bewegung eine Bewegung von unten nach oben Pad2-zu-Pad1 ist, und falls dem so ist, bestimmt bei Schritt 132, dass die Wischaktivierung eine diagonale Aktivierung von rechts unten nach links oben ist, bevor sie bei Schritt 160 endet. Falls der Entscheidungsschritt 130 bestimmt, dass die Aktivierung keine Bewegung von unten nach oben Pad2-zu-Pad1 ist, geht die Routine 100 weiter zu Schritt 134, um zu bestimmen, dass die Wischaktivierung eine Wischaktivierung von rechts nach links ist, vor dem Ende bei Schritt 160.
Wieder unter Bezugnahme auf den Entscheidungsschritt 122, falls eine Pad1-Bewegung von rechts nach links nicht detektiert wird, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 136, um zu bestimmen, ob die Pad1-Bewegung eine Bewegung von links nach rechts ist, und falls dem so ist, geht sie weiter zu Entscheidungsschritt 146, um zu bestimmen, ob die Pad2-Bewegung eine Bewegung von links nach rechts ist, und falls dem nicht so ist, endet bei Schritt 160. Falls das Pad2-Wischen eine Bewegung von links nach rechts ist, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 148, um zu bestimmen, ob es eine Bewegungskomponente von oben nach unten von Pad1 zu Pad2 gibt, und falls dies der Fall ist, bestimmt bei Schritt 150 eine Wischaktivierung von links oben nach rechts unten, vor dem Ende bei Schritt 160. Falls es im Schritt 148 keine Bewegung Pad1-zu-Pad2 gibt, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 152, um zu bestimmen, ob es eine Bewegungskomponente von unten nach oben von Pad2 zu Pad1 gibt, und falls dies der Fall ist, bestimmt bei Schritt 154 eine Wischaktivierung als ein Wischen von links unten nach rechts oben, vor dem Ende bei Schritt 160. Falls keine Bewegung von Pad1 zu Pad2 oder Pad2 zu Pad1 vorliegt, wie durch die Entscheidungsschritte 148 und 152 bestimmt, geht die Routine 100 weiter, um zu bestimmen, dass es eine Wischaktivierung einer Bewegung von links nach rechts bei Schritt 156 gibt, vor dem Ende bei Schritt 160.
Falls der Entscheidungsschritt 136 bestimmt, dass Pad1 keine Bewegung von links nach rechts erfährt, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidung 138, um zu bestimmen, ob es eine Bewegung von oben nach unten von Pad1 zu Pad2 gibt, und falls dem so ist, bestimmt bei Schritt 140 eine Wischaktivierung von oben nach unten, vor dem Ende bei Schritt 160. Falls der Entscheidungsschritt 138 bestimmt, dass es keine Bewegung Pad1-zu-Pad2 von oben nach unten gibt, geht die Routine 100 weiter zu Entscheidungsschritt 142, um zu bestimmen, ob es eine Bewegung von unten nach oben von Pad2 zu Pad1 gibt, und falls dies so ist, bestimmt bei Schritt 144 eine Wischaktivierung von unten nach oben, vor dem Ende bei Schritt 160.
Dementsprechend bestimmt die Steuerroutine 100 vorteilhafterweise eine Antipp- oder stabile Drückaktivierung des Schalters 22 als eine oder zwei Steuerausgaben. Außerdem kann die Steuerroutine 100 ein direktionales Links- oder Rechts-Wischen bestimmen und Steuerausgaben dafür bereitstellen. Weiterhin kann die Steuerung 100 Aufwärts- oder Abwärtswischen von oben nach unten oder unten nach oben für weitere Steuerausgaben bestimmen. Schließlich kann die Steuerroutine 100 diagonales Wischen bestimmen, wie etwa von rechts oben nach links unten oder von rechts unten nach links oben, und andere diagonale Bewegungen in einer Richtung entlang einer Achse zwischen der horizontalen und vertikalen Achse als weitere Steuerausgaben.
Unter Bezugnahme auf 17 wird ein Näherungssensor 24 zur Verwendung in der Näherungsschalterbaugruppe 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird eine erste Empfangselektrode 28 mit einer zweiten Ansteuerelektrode 26 verwendet, wodurch die Ansteuerelektrode 28 ein Spannungssignal V_I generiert und die Empfangselektrode 28 eine Spannungsausgabe V_O generiert. Die erste Elektrode 28 enthält eine Mehrzahl erster kapazitiver Finger 29A–29C. Die zweite Elektrode 26 enthält eine Mehrzahl von zweiten kapazitiven Fingern 27A–27E. Die ersten und zweiten kapazitiven Finger liegen einander im Allgemeinen gegenüber und viele der ersten und zweiten kapazitiven Finger sind verschränkt, um ein kapazitives Feld relativ zueinander zu erzeugen. Die zweite Elektrode 26 enthält weiterhin eine erste vertikale Verlängerung 31A, die die erste Elektrode teilweise umgibt, und eine zweite vertikale Verlängerung 31B, die gleichermaßen die erste Elektrode 28 teilweise umgibt. Jeder der kapazitiven Finger der ersten und zweiten Elektrode erstrecken sich unter einem Winkel relativ zur horizontalen Achse nach außen und sind so verschränkt, dass sie eine variierende Dichte entlang der horizontalen Achse bereitstellen und einen variablen Abstand zwischen kapazitiv gekoppelten Fingern entlang der horizontalen Achse bereitstellen. Bei dieser Ausführungsform wird nur eine einzelne Ansteuerelektrode 26 verwendet im Gegensatz zu zwei Ansteuerelektroden, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform gezeigt und beschrieben. Außerdem fehlt der ersten Elektrode 28 ein kapazitiver Finger, um einen anderen Abstand und eine andere Dichte unter den kapazitiv gekoppelten Fingern zu erzeugen. Der Näherungssensor 24 gestattet vorteilhafterweise, dass eine schnelle Antipp- oder stabile Drückaktivierung detektiert wird, und zwar zusätzlich zu einer horizontalen Bewegungsaktivierung von links nach rechts oder von rechts nach links und einer vertikalen Aktivierung von oben nach unten oder von unten nach oben, wie hierin beschrieben.
In den 18–21 ist die Änderung bei Sensorladeimpulszählwerten, als ∆-Sensorzählwert für den Signalkanal gezeigt, der mit dem Näherungsschalter 22 assoziiert ist, der den in 17 gezeigten Näherungssensor 24 verwendet, gemäß verschiedenen Beispielen dargestellt. In 18 ist das durch die zweite Elektrode 26 relativ zur ersten Elektrode 28 generierte Signal 50 allgemein während einer Wischaktion von links nach rechts dargestellt. Das Signal 50 ist so gezeigt, dass es ansteigt und zu einer Zeit Ta einen Schwellwert Th kreuzt und weiter mit einer ersten Rate zu einer Zeit Tb auf einen Spitzenwert Pb ansteigt, bevor es allmählicher zur Zeit Td mit einer langsameren zweiten Rate zurück zum Schwellwert Th abfällt. Der Zeitwert Tab stellt die Zeit dafür dar, dass das Signal 50 von Zeit Ta zu Tb ansteigt, wohingegen Zeit Tbd eine Zeit dafür darstellt, dass das Signal 50 von der Zeit Tb zur Zeit Td abfällt. Wenn der Benutzerfinger mit der linken Seite des Sensors 24 interagiert, ist eine höhere Dichte an kapazitiven Fingern und ein engerer Abstand zwischen kapazitiv gekoppelten Elektrodenfingern präsent, was zu einem höheren Signal führt, wohingegen, wenn sich der Benutzerfinger von links nach rechts bewegt, die rechte Seite eine niedrigere Dichte an kapazitiven Fingern und einen größeren Abstand zwischen kapazitiv gekoppelten Fingern besitzt, was zu einem niedrigeren Signal führt. Als solches kann die Steuerschaltungsanordnung bestimmen, dass eine Wischbewegung von links nach rechts aktiviert wurde.
Eine Wischaktivierung von der rechten Seite zur linken Seite des Sensors 24 ist in 19 dargestellt, bei der das mit der zweiten Elektrode 26 relativ zur ersten Elektrode 28 assoziierte Signal ansteigt und zur Zeit Ta den Schwellwert Th erreicht und dann weiter zu einer Zeit Tb mit einer ersten langsameren Rate auf einen Spitzenwert Pb weiter ansteigt, bevor es zur Zeit Td mit einer höheren zweiten Rate scharf herunter zum Schwellwert Th abfällt. Bei diesem Beispiel ist der Signalanstieg auf der linken Seite des Sensors langsamer im Vergleich zur rechten Seite aufgrund der geringeren Dichte von verschränkten Elektrodenfingern und des größeren Abstands der kapazitiv gekoppelten Finger auf der rechten Seite entlang der horizontalen Achse.
Eine Aktivierung von oben nach unten des Sensors 24 ist in 20 gemäß einem Beispiel dargestellt. Das Signal 50 steigt an, um den Schwellwert Th zur Zeit Ta zu kreuzen, und steigt dann weiter zu einem ersten Spitzenwert Pb zur Zeit Tb an und fällt dann auf einen niedrigeren Wert ab, bevor es wieder zu der Zeit Tc zu einem zweiten Spitzenwert Pc ansteigt. Der zweite Spitzenwert Pc ist kleiner als der erste Spitzenwert Pb. Das Signal 50 fällt danach auf null ab. Die Steuerschaltungsanordnung bestimmt, dass das Signal 50 ein Wischen von oben nach unten anzeigt, weil der erste Spitzenwert Pb höher ist als der zweite Spitzenwert Pc, und der höhere Wert resultiert wegen einer höheren Dichte von kapazitiven Fingern und einem engeren Abstand zwischen mit dem oberen Abschnitt des kapazitiven Sensors 24 assoziierten, kapazitiv gekoppelten Fingern im Vergleich zum unteren Abschnitt des Sensors 24.
Ein Aktivierung von unten nach oben des Sensors 24 ist in 21 gemäß einem Beispiel dargestellt. Das Signal 50 steigt an, um zur Zeit Ta den Schwellwert Th zu kreuzen, und steigt dann weiter zu einer Zeit Tb auf einen ersten Spitzenwert Pb an und dann auf einen niedrigeren Wert ab, bevor es zur Zeit Tc zurück zu einem zweiten Spitzenwert Pc ansteigt. Der zweite Spitzenwert Pc ist größer als der erste Spitzenwert Pb. Das Signal 50 fällt danach auf null ab. Die Steuerschaltungsanordnung bestimmt, dass das Signal 50 ein Wischen von unten nach oben anzeigt, weil der erste Spitzenwert Pb kleiner ist als der zweite Spitzenwert Pc, und der niedrigere Wert resultiert wegen einer geringeren Dichte von kapazitiven Fingern und einem engeren Abstand zwischen mit dem unteren Abschnitt des kapazitiven Sensors 24 assoziierten, kapazitiv gekoppelten Fingern im Vergleich zum oberen Abschnitt des Sensors 24.
Eine Routine 300 zum Bestimmen einer Aktivierung des den kapazitiven Sensor 24 von 17 verwendenden Näherungsschalter 22 ist in 22 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die Routine 300 beginnt bei Schritt 302 und geht weiter zu Schritt 304, um eine Sammelzeitsteuerungs-Subroutine 304 auszuführen. Die Sammelzeitsteuerungs-Subroutine 304 ist in 23 gezeigt. Die Subroutine 304 beginnt bei Schritt 350 und geht weiter zu Schritt 352, um eine Zeitsteuerung des Signals zu identifizieren, das den Schwellwert Th auf der steigenden Flanke kreuzt, was auf der Zeit Ta basiert. Als nächstes identifiziert die Subroutine 304 die Zeitsteuerung Tb und die Intensität Pb des ersten Signalspitzenwerts in Schritt 354. Bei Schritt 356 identifiziert die Subroutine 304 die Zeitsteuerung Tc und die Intensität Pc des zweiten Signalspitzenwerts, falls präsent. Schließlich identifiziert die Subroutine 304 die Zeitsteuerung des Pad1-Signals, das den Schwellwert Th auf der fallenden Flanke kreuzt, was auf der Zeit Td basiert, vor dem Ende bei Schritt 360.
Nach der Ausführung der Subroutine 304 bestimmt die Routine 300 bei Entscheidungsschritt 306, ob das Signal stabil ist, und falls dies der Fall ist, endet bei Schritt 308 mit einer Stabiles-Drücken-Entscheidung. Falls das Signal nicht stabil ist, geht die Routine 300 weiter zu Entscheidungsschritt 310, um zu bestimmen, ob ein schneller Anstieg und Abfall vorliegt, und falls dies der Fall ist, endet bei Schritt 312 mit einer Schnelle-Antippen-Entscheidung. Falls kein schneller Anstieg und Abfall vorliegt, bestimmt die Routine 300 in Entscheidungsschritt 314, ob nur ein Spitzenwert vorliegt. Falls nur ein Spitzenwert vorliegt, geht die Routine 300 weiter zu Entscheidungsschritt 324, um zu bestimmen, ob die Zeit Tbd größer ist als (1 + K) × Tab, und falls dies der Fall ist, bestimmt bei Schritt 326, dass ein Wischen von links nach rechts vorliegt, vor dem Ende bei Schritt 332. Falls der Entscheidungsschritt 324 eine negative Ausgabe besitzt, geht die Routine 300 weiter zu Entscheidungsschritt 328, um zu bestimmen, ob die Zeit Tbd größer ist als (1 + K) × Tab, und falls dies der Fall ist, bestimmt, dass die Zeit Tab viel größer ist als die Zeit Tbd, die auf dem Pad eine Bewegung von rechts nach links anzeigt, und endet dann bei Schritt 332.
Falls der Entscheidungsschritt 314 bestimmt, dass mehr als eine Spitze vorliegt, geht die Routine 300 weiter zu Entscheidungsschritt 316, um zu bestimmen, ob der erste Spitzensignalwert Pb größer ist als (1 + K) × Pc, und falls dies der Fall ist, bestimmt bei Schritt 318, dass die erste Spitze Pb größer ist als die zweite Spitze Pc, was ein Wischen von oben nach unten anzeigt, und endet dann bei Schritt 332. Ansonsten bestimmt der Entscheidungsschritt 320, ob die zweite Spitze Pc größer ist als (1 + K) × Pb, und falls dies der Fall ist, bestimmt bei Schritt 322, dass die zweite Spitze Pc größer ist als die erste Spitze Pb, was ein Wischen von unten nach oben anzeigt, und endet dann bei Schritt 332.
Es versteht sich, dass Variationen und Modifikationen an der oben erwähnten Struktur vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und es versteht sich weiterhin, dass solche Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, sofern nicht diese Ansprüche durch ihre Sprache ausdrücklich etwas anderes feststellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

ATMEL® Touch Sensors Design Guide, 10620 D-AT42-04/09 vom 9. April 2009 [0034]

Claims

Näherungsschalterbaugruppe, die Folgendes umfasst: einen Näherungssensor, der eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, umfasst, wobei die ersten und zweiten Finger mit einem variablen Abstand dazwischen entlang einer ersten Richtung ineinander greifen; und eine Steuerschaltungsanordnung, die ein Signal als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors verarbeitet und eine Schiebeaktivierung des Sensors in der ersten Richtung bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 1, wobei sich die ersten Finger in unterschiedlichen Winkeln nach außen erstrecken.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste und zweite Mehrzahl von Fingern mit variabler Dichte entlang der ersten Richtung interdigieriert sind.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerschaltungsanordnung weiterhin eine Schiebeaktivierung des Sensors in einer zweiten Richtung bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 4, wobei die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung verläuft.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 5, weiterhin umfassend eine dritte Elektrode, die eine dritte Mehrzahl von Fingern umfasst, die mit einigen der ersten Mehrzahl von Fingern der ersten Elektrode ineinander greifen, wobei die zweite Elektrode und die dritte Elektrode verarbeitet werden, um ein Schieben in der zweiten Richtung zu bestimmen.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die Steuerschaltungsanordnung weiterhin eine Schiebeaktivierung entlang einer dritten Richtung zwischen der ersten und zweiten Richtung bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerschaltungsanordnung weiterhin eine Antippaktivierung auf der Basis des verarbeiteten Signals bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin umfassend eine Steuerschaltungsanordnung, die ein mit dem Näherungssensor assoziiertes Aktivierungsfeld überwacht und eine Aktivierung des Näherungsschalters auf der Basis des Anstiegs und Abfalls des Signals relativ zu einem Spitzenwert bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Näherungsschalterbaugruppe einen kapazitiven Schalter umfasst, der einen oder mehrere kapazitive Sensoren umfasst.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Baugruppe an einem Fahrzeug installiert ist.
Näherungsschalterbaugruppe, die Folgendes umfasst: einen Näherungssensor, der eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, umfasst, wobei die ersten und zweiten Finger mit variabler Dichte entlang einer ersten Richtung ineinander greifen; und eine Steuerschaltungsanordnung, die ein Signal als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors verarbeitet und eine Schiebeaktivierung des Sensors in der ersten Richtung bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 12, wobei sich die ersten Finger in unterschiedlichen Winkeln nach außen erstrecken.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 12 oder 13, wobei die ersten und zweiten Finger mit einem variablen Abstand dazwischen entlang einer ersten Richtung ineinander greifen.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Steuerschaltungsanordnung weiterhin eine Schiebeaktivierung des Sensors in einer zweiten Richtung bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung verläuft.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine dritte Elektrode, die eine dritte Mehrzahl von Fingern umfasst, die mit einigen der ersten Mehrzahl von Fingern der ersten Elektrode ineinander greifen, wobei die zweite Elektrode und die dritte Elektrode verarbeitet werden, um ein Schieben in der zweiten Richtung zu bestimmen.
Näherungsschalterbaugruppe nach Anspruch 17, wobei die Steuerschaltungsanordnung weiterhin eine Schiebeaktivierung entlang einer dritten Richtung zwischen der ersten und zweiten Richtung bestimmt.
Näherungsschalterbaugruppe nach einem der Ansprüche 12 bis 18, weiterhin umfassend eine Steuerschaltungsanordnung, die ein mit dem Näherungssensor assoziiertes Aktivierungsfeld überwacht und eine Aktivierung des Näherungsschalters auf der Basis des Anstiegs und Abfalls des Signals relativ zu einem Spitzenwert bestimmt.
Verfahren zum Aktivieren einer Näherungsschalterbaugruppe, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Näherungssensors, der eine erste Elektrode, die erste Finger umfasst, und eine zweite Elektrode, die zweite Finger umfasst, umfasst, so dass die ersten und zweiten Finger mit variiender Dichte entlang einer ersten Richtung ineinander greifen; Verarbeiten eines Signals als Reaktion auf eine Benutzeraktivierung des Näherungssensors und Bestimmen einer Schiebeaktivierung des Näherungssensors in der ersten Richtung auf der Basis des verarbeiteten Signals.