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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement zum Schalten einer elektronischen Einrichtung, wobei das Bedienelement eine Oberfläche mit einem ersten berührungssensitiven Bereich und einem zweiten berührungssensitiven Bereich aufweist, wobei der erste berührungssensitive Bereich und der zweite berührungssensitive Bereich derart zueinander beabstandet sind, dass der erste berührungssensitive Bereich und zweite berührungssensitive Bereich durch jeden Finger zweier nebeneinander angeordneter Finger einer Hand eines Bedieners jeweils kontaktierbar ist und wobei dem ersten berührungssensitiven Bereich ein erster Taktilaktuator zugeordnet ist, sodass einem der Finger des Bedieners, welcher den ersten berührungssensitiven Bereich kontaktiert, eine Taktilinformation aufprägbar ist sowie eine Vorrichtung mit einem Bedienelement.
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In vielen Bereichen werden berührungsempfindliche Taster eingesetzt. Diese bestehen üblicherweise aus einem Sensor mit einer berührungsempfindlichen oder allgemeinen homogenen Oberfläche. Durch die Berührung mit der Hand oder dem Finger einer Hand werden der Tastvorgang und damit eine Aktion ausgelöst. Eine derartige Aktion kann beispielsweise das Ein- oder Ausschalten einer Lichtquelle oder dergleichen sein. Berührungsempfindliche Taster haben vielfältige Vorteile gegenüber konventionellen, mechanischen Komponenten. Durch den weitgehenden Verzicht auf mechanische Bauteile sind berührungsempfindliche Taster wartungsärmer und meist langlebiger. In sterilen Umgebungen, wie beispielsweise bei medizintechnischen Anwendungen, sind diese einfach zu reinigen und somit hygienischer. In der Gestaltung und im Design sind die berührungsempfindlichen Taster flexibel einsetzbar und können beispielsweise durch den Einsatz stofflicher Materialien als Gestaltungselement kaschiert werden.
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Prinzipbedingt haben die berührungsempfindlichen Taster den Nachteil, dass der Benutzer keine unmittelbare Rückkopplung erhält, da keine veränderbare Mechanik oder ähnliches eingesetzt wird. Dies verhindert eine sichere Bedienung, da dem Benutzer unter Umständen unklar ist, ob der Taster betätigt wurde oder nicht. Ohne weitere konstruktive Maßnahmen, wie beispielsweise eine Kappe, ist zudem ein unbeabsichtigtes Auslösen des Tastvorganges durch zufälliges Berühren möglich.
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Eine Rückmeldung an den Benutzer kann visuell mittels einer LED (Light Emitting Diode) oder einem anderen Anzeigeelement erfolgen. Dieses erfordert allerdings, dass die Rückmeldung im Sichtfeld des Benutzers erscheint, respektive der Benutzer sich in Richtung des Tasters drehen muss. Der Benutzer wird hierdurch abgelenkt. Insbesondere beim Führen von Kraftfahrzeugen kann dies dazu führen, dass ein Benutzer vom Straßenverkehr abgelenkt wird.
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In der
DE 10 2007 048 402 A1 lösen eine Bedieneinheit und ein Verfahren eine Funktion in Folge der Annäherung eines Objektes aus.
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In der
DE 11 2008 002 731 B4 ist eine Kapazitätsänderungserfassungsschaltung offenbart mit einem Satz Kontaktelektroden mit einem Satz aus einer ersten Kontaktelektrode, einem Pulssignal von einer Eingabeeinheit für das Pulssignal, welches über eine Phasenumkehreinrichtung zugeführt wird und eine zweite Kontaktelektrode der das Pulssignal von der Eingabe zugeführt wird.
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In der
DE 10 303 793 A1 wird eine Bedieneinheit mit einer Anzeige zur Darstellung von auswählbaren Funktionen, in denen den Funktionen zugewiesenen Felder mit einer berührungsempfindlichen Schicht zur Erfassung eines Drucks auf die Anzeige reagiert, vorgeschlagen.
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Die
DE 10 2014 221 092 A1 betrifft ein Verfahren zur Verformung einer elastisch verformbaren Anzeige - und Bedieneinrichtung in einem Kraftfahrzeug mittels wenigstens einer Verformungseinrichtung.
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Gattungsgemäße Bedienelemente werden zudem beispielsweise in dem Zeitungsartikel „Forscher tüfteln am Touchscreen der Zukunft“, von Thomas Jüngling offenbart, welcher am 17.02.2013 unter dem Internetauftritt „Welt.de“ veröffentlicht wurde.
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Der hier beschriebene Stand der Technik weist jeweils für sich einen der obig bezeichneten Nachteile auf.
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In der
US 2011/0012716 A1 ist ein Verfahren für eine Vorrichtung zur mehrfachberührungssensitiven Texteingabe offenbart. Die Eingabe dient insbesondere dem Identifizieren von Mustern und einem entsprechenden Vergleich mit einem Buchstaben eines Braille-Alphabets.
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Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1, insbesondere durch ein Bedienelement zum Schalten oder Steuern einer elektronischen Einrichtung, wobei das Bedienelement eine Oberfläche mit einem ersten berührungssensitiven Bereich und einem zweiten berührungssensitiven Bereich aufweist, wobei der erste berührungssensitive Bereich und der zweite berührungssensitive Bereich derart zueinander beabstandet sind, dass der erste berührungssensitive Bereich und der zweite berührungssensitive Bereich durch jeden Finger zweier nebeneinander angeordneter Finger einer Hand eines Bedieners jeweils kontaktierbar ist, und wobei dem ersten berührungssensitiven Bereich ein erster Taktilaktuator zugeordnet ist, sodass einem der Finger des Bedieners, welcher den ersten berührungssensitiven Bereich kontaktiert, eine Taktilinformation aufprägbar ist, wobei der erste berührungssensitive Bereich einen ersten berührungssensitiven Zusatzbereich, einem zweiten berührungssensitiven Zusatzbereich, einen dritten berührungssensitiven Zusatzbereich und/oder weitere berührungssensitive Zusatzbereiche umfasst, wobei einer der berührungssensitiven Zusatzbereiche oder mehrere berührungssensitive Zusatzbereiche um den ersten berührungssensitiven Bereich angeordnet ist oder sind und das Bedienelement derart eingerichtet ist, dass bei einem Kontaktieren der beiden berührungssensitiven Bereiche durch je einen Finger die elektronische Einrichtung geschaltet oder gesteuert und die Taktilinformation dem den ersten berührungssensitiven Bereich kontaktierenden Finger aufgeprägt wird.
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Die vorgeschlagene Erfindung ermöglicht somit eine sichere Bedienung und vermeidet die eingangs beschriebenen Nachteile des Standes der Technik, sodass nur willentlich ein Tastvorgang auslösbar ist.
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Durch das Aufprägen einer Taktilinformation an einen der Finger kann durch unterschiedliche Taktilinformationen eine unterschiedliche Rückkopplung an den Bediener gegeben werden. Mithin ist er in der Lage beispielsweise zwischen einem Aus- und einem Einschalten zu unterscheiden. Auch ist es möglich aus einer Gruppe von Möglichkeiten eine auszuwählen und eine Auswahl mittels entsprechender Taktilinformation als Rückkoppelung zum Bediener anzuzeigen.
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Insbesondere dadurch, dass jeweils ein Finger sowohl den ersten berührungssensitiven Bereich als auch den zweiten berührungssensitiven Bereich kontaktieren muss, wird ein versehentliches Schalten vorliegend ausgeschlossen.
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Folgendes begriffliche sei erläutert.
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Ein „Bedienelement“ ist insbesondere eine Vorrichtung mittels deren durch eine Person eine Steuerinformation an die elektronische Einrichtung übertragbar ist. In seiner einfachsten Ausgestaltung ist dies beispielsweise ein Schalter. Dabei kann das Bedienelement eine glatte und ebene „Oberfläche“, als auch gekrümmt oder raue Oberflächen oder Kombinationen aus den Oberflächenmerkmalen aufweisen.
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Eine „elektronische Einrichtung“ kann jedwedes elektronisches Gerät sein, welchem ein Stellsignal aufprägbar ist. Somit kann es sich um einen Motor, einen Fernseher, oder auch um eine Feststellbremse eines Kraftfahrzeuges handeln. Diese elektronischen Einrichtungen können durch das Bedienelement beispielsweise in zwei Zustände geschaltet oder mittels Steuern unterschiedliche Stellwerte aufgeprägt werden.
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Eine „Oberfläche“ ist eine dem Bediener und somit für seine Finger zugängliche und mithin berührbare Oberfläche. Die Oberfläche stellt somit eine Grenzfläche des Bedienelementes zur Umwelt dar.
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Ein „berührungssensitiver Bereich“ ist ein auf der Oberfläche des Bedienelementes lokalisierter Abschnitt, welcher die Berührung durch einen Finger eines Bedieners detektieren kann. Hierzu können entsprechende kapazitive oder resistive Sensoren, wie sie beispielsweise in modernen Mobilfunktelefonen verwendet werden, oder auch Drucksensoren mit einer elastischen Oberfläche eingesetzt werden. Die diesbezüglichen Sensoren sind im Allgemeinen unterhalb der Oberfläche angeordnet oder sind Bestandteil des oberflächenbildenden Materials.
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Die „Beabstandung“ der beiden berührungssensitiven Bereiche gewährleistet insbesondere, dass ein Einfluss eines Fingers im ersten berührungssensitiven Bereich keinen wesentlichen Einfluss auf den zweiten berührungssensitiven Bereich oder umgekehrt hat, wodurch Fehlbeschaltungen vermieden werden.
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Dennoch ist bei der Beabstandung gewährleistet, dass diese jeweils noch durch zwei benachbarte Finger einer Hand leicht bedienbar sind. Beispielsweise kann die Beabstandung bildender Abstand zwischen 0,5 cm und 3,5 cm betragen.
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Unter „Kontaktieren“ wird insbesondere ein Berühren der Oberfläche verstanden. Ein Berühren der Oberfläche selbst ist nicht zwingend erforderlich, jedoch müssen die berührungsensierenden Sensoren ein Annähern oder Schweben oberhalb des berührungssensitiven Bereichs eindeutig detektieren.
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Somit ist der Begriff „berührungssensitiv“ weit gefasst, sodass nicht ausschließlich die Berührung selbst relevant ist, sondern das Annähern des Fingers ausreichen kann.
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Ein „Taktilaktuator“ selbst ist insbesondere eine Einrichtung, welche auf den Tastsinn eines Bedieners einwirkt. Auch Schmerzreize können mit einem derartigen Taktilaktuator an den Bediener übertragen werden. In einer einfachen Form handelt es sich um einen unterhalb der Oberfläche angeordneten kleinen Motor, welcher beispielsweise auf einer Rotationsachse eine Unwucht aufweist, welche aufgrund einer der Rotationsachse aufgeprägten Rotation ein frequenzabhängiges Vibrationsmuster der Oberfläche und somit einem Finger aufprägt. Besonders bevorzugt werden vorliegend sogenannte Linear Resonant Actuator (LRA). Hierbei wird beispielsweise einer magnetische auf einer Feder gelagerte Masse ein sich änderndes Magnetfeld aufgeprägt, sodass diese Masse vertikal schwingt und diese Schwingung über das oberflächenbildenden Material einem Finger als Vibrationssignal aufprägbar ist. Für den Fall, dass das Kontaktieren ohne Berühren der Oberfläche erfolgt, kann der Taktilaktuator beispielsweise einen Spannungspuls oder eine Druckluftbeaufschlagung des Fingers realisieren. Im zweiten Fall ist somit der Taktilaktuator eine Druckluftdüse.
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In einer weitern Ausführungsform weist das Bedienelement einen zweiten Taktilaktuator auf, welcher dem zweiten berühungssensitiven Bereich zugeordnet ist, sodass einem Finger des Bedieners, welcher den zweiten berührungssensitiven Bereich kontaktiert, eine Taktilinformation aufprägbar ist.
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Somit kann jedem Finger separat beim eigentlichen Schalten oder Steuern eine Taktilinformation aufgeprägt werden. Somit kann beispielsweise der Bediener verifizieren, dass jeder seiner beiden Finger tatsächlich den jeweiligen Bereich das Bedienelement kontaktiert und eine optische Verifikation kann unterbleiben.
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Somit kann ein gesichertes Schalten oder Steuern der elektronischen Einrichtung erfolgen.
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Um unterschiedlichste Szenarien sowohl zeitlich als auch räumlicher Art beim Kontaktieren der berührungssensitiven Bereiche durch die beiden Finger des Bedieners mittels Taktilinformationen zu vermitteln, kann das Bedienelement derart eingerichtet sein, dass der erste Taktilaktuator und/oder zweite Taktilaktuator Taktilinformationen, insbesondere unterschiedliche Taktilinformationen, dem den ersten berührungssensitiven Bereich oder den zweiten berührungssensitiven Bereich kontaktierenden Finger entsprechend einem Kontaktierungsmuster aufprägt.
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Ein zeitliches Kontaktierungsmuster ist beispielsweise dann gegeben, wenn ein Finger den ersten Bereich und nach einer gewissen Zeit, wie beispielsweise eine Sekunde, der zweite Finger den zweite Bereich kontaktiert. Auch kann ein zeitliches Kontaktierungsmuster dann gegeben sein, wenn innerhalb einer Zeitspanne von beispielsweise 50 ms die Finger den ersten und den zweiten berührungssensitiven Bereich kontaktieren. Ein örtliches Kontaktierungsmuster ist beispielsweise dann gegeben, wenn beispielsweise der erste Finger zuerst den erste berührungssensitiven Bereich und der zweite Finger anschließend den zweiten berührungssensitiven Bereich oder der zweite Finger zuerst den zweiten berührungssensitiven Bereich und der erste Finger anschließend den ersten berührungssensitiven Bereich kontaktiert. Sowohl zeitliche als auch räumliche Kontaktierungsmuster werden vorliegend durch den Begriff „Kontaktierungsmuster“ gefasst. Ein Kontaktierungsmuster kann auch dadurch gegeben sein, dass ein berührungssensitiver Bereich und/oder ein berührungssensitiver Zusatzbereich zu einem bestimmten Zeitpunkt gerade nicht kontaktiert sein soll. So kann beispielsweise ein Auflegen einer Hand oder eines Armes auf der Oberfläche eben nicht ausversehen den Schalter schalten.
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Zudem umfasst der erste berührungssensitive Bereich einen ersten berührungssensitiven Zusatzbereich, einen zweiten berührungssensitiven Zusatzbereich, einen dritten berührungssensitiven Zusatzbereich und/oder weitere berührungssensitive Zusatzbereiche, wobei einer der berührungssensitiven Zusatzbereiche oder mehrere berührungssensitive Zusatzbereiche um den ersten berührungssensitiven Bereich angeordnet ist oder sind, wobei das Bedienelement derart eingerichtet ist, dass ein kontaktierendes Weg- oder Hinbewegen eines den ersten berührungssensitiven Bereiches kontaktierenden Fingers ermittelbar ist.
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Durch das Überschreiten der einzelnen Bereiche kann beispielsweise eine Lautstärkenverstellung eines Mediengerätes realisiert werden. Auch in Fällen, in denen mit absoluter Sicherheit ausgeschlossen werden muss, dass ein Schalten erfolgt, kann durch ein entsprechendes Kontaktierungsmuster gewährleistet werden, dass das Schalten nur auf Basis dieses Kontaktierungsmusters erfolgt. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Schalten der elektronischen Einrichtung lediglich dann erfolgt, wenn beide Finger gleichzeitig die beiden berührungssensitiven Bereiche kontaktieren und anschließend der erste Finger zuerst über die jeweiligen Zusatzbereiche hinweg streicht und anschließend wieder zurück streicht. Die jeweiligen Zusatzbereiche und auch die jeweiligen Muster können dann wiederum jeweils mit unterschiedlichen Taktilinformationen versehen sein, sodass an den Bediener eine Fülle von Informationen übertragbar ist, ohne dass dieser einen Blick auf das Bedienelement werfen muss. Auch kann durch die berührungssensitiven Zusatzbereiche gewährleistet werden, dass zwei Finger den ersten berührungssensitiven und zweiten berührungssensitiven Bereich kontaktieren und beispielsweise eben nicht die ganze Hand alles überstreicht, da dabei zusätzlich die berührungssensitiven Zusatzbereiche ebenfalls kontaktiert werden.
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Wie in den jeweiligen berührungssensitiven Zusatzbereichen können hier auch wiederum entsprechende, wie zuvor beschriebene, Sensoren zugeordnet werden.
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Um unterschiedliche Ausgestaltungen des ersten berührungssensitiven und des zweiten berührungssensitiven Bereiches zu realisieren, können der erste berührungssensitive Bereich und/oder der zweite berührungssensitive Bereich kreisförmig, rechteckig, quadratisch und/oder oval ausgestaltet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens einer der Zusatzbereiche konzentrisch um den ersten berührungssensitiven Bereich angeordnet. Selbstverständlich können auch weitere berührungssensitive Zusatzbereiche entsprechend konzentrisch um diesen Zusatzbereich angeordnet sein.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Bedienelement derart eingerichtet, dass das Kontaktierungsmuster zeitliche Muster und/oder Bewegungsmuster umfasst. Wie bereits erläutert, können somit unterschiedlichste Funktionalitäten und Schaltvorgänge sowie Steuerungsvorgänge an den Bediener übermittelt werden.
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Um insbesondere in räumlich beengten Gegebenheiten kompakt eine Vielzahl von Informationen bereitstellen zu können, kann die Oberfläche, die Oberfläche eines Touchscreens sein. So kann beispielsweise dies auch bei einem Kraftfahrzeug gewisse Designfreiheiten für das Interieur ermöglichen, da die Zusatzfunktionen des Schaltens auf einem Anzeigebildschirm realisierbar sind.
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In einer weiteren Ausprägungsform weist das Bedienelement eine Auswerteeinheit auf, welche derart eingerichtet ist, dass ein Kontaktieren der berührungssensitiven Bereiche oder der berührungssensitiven Zusatzbereiche ermittelt, das Kontaktierungsmuster erkannt und den Taktilaktuatoren ein entsprechendes Stellsignal aufgeprägt wird.
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In einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung, welche ein zuvor beschriebenes Bedienelement aufweist.
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Derartige Vorrichtungen können beispielsweise Kraftfahrzeuge, wie Autos, Lastwagen, Züge, Lokomotiven oder Flugzeuge sein. Auch medizinische Apparate oder auch Geräte im Haushalt, wie beispielsweise ein Herd, sind von der Begrifflichkeit umfasst.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen
- 1 eine stark schematische Darstellung eines Schalters, welcher durch zwei Finger geschaltet wird in einer Schnittdarstellung und
- 2 eine stark schematische Aufsicht von oben auf den Schalter mit angedeuteten berührungsempfindlichen Bereichen
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Ein Schalter 101 weist eine Oberfläche 103 auf. Unterhalb dieser Oberfläche 103 und unterhalb eines Sicherheitsbereiches 205 sind ein LRA-Sensor 115 und ein kapazitiver Berührungssensor 105 angeordnet. In einem Abstand von ca. 1,5 cm ist unterhalb des Steuerungsbereich 207 und der Bewegungsbereiche 209, 211, 213 ein LRA-Sensor 115, und nebeneinander angeordnete kapazitive Berührungssensoren 107, 109, 111, 113 angeordnet.
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Sämtliche kapazitive Berührungssensoren 105, 107, 109, 111, 113 sowie die LRA-Sensoren 115 sind mittels eine Busses 123 mit einem Mikroprozessor 117 und einem Motor für eine Feststellbremse 121 verbunden. Der Mikroprozessor 117 weist einen Timer 119 auf.
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Der Sicherheitsbereich 205 und der Steuerungsbereich 207 bilden eine kreisförmige Fläche auf der Oberfläche 103. Um den kreisförmigen Steuerungsbereich 207 sind konzentrisch der erste Bewegungsbereich 209, der zweite Bewegungsbereich 211 und der dritte Bewegungsbereich 213 angeordnet.
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Vorliegend soll ein Schaltvorgang für die Feststellbremse 121 dargelegt werden.
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Ein Bediener berührt mit seinen Fingern 125 den Sicherheitsbereich 205 und den Steuerungsbereich 207. Die Berührung wird durch die kapazitiven Berührungssensoren 105 sowie 107 detektiert. Die entsprechenden Detektionssignale werden mittels des Bussystems 123 an den Mikroprozessor 117 übermittelt. Vorliegend erfolgt die Berührung innerhalb von 50 ms und somit „gleichzeitig“, sodass erkannt wird, dass vorliegend ein Schaltvorgang erfolgen soll.
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Der Mikroprozessor übermittelt ein Stellsignal an die LRA-Sensoren 115, wobei dem Finger oberhalb des Sicherheitsbereiches 205 ein erstes Vibrationsmuster und dem Finger oberhalb des Steuerungsbereiches 207 ein davon abweichendes zweites Vibrationsmuster aufgeprägt wird. Der Bediener erkennt nun, dass ein Schalten der Feststellbremse erfolgen kann.
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Aufgrund dessen wird der Finger oberhalb des Steuerungsbereiches 207 in Bewegungsrichtung 127 auf der Oberfläche 103 verschoben, wobei die kapazitiven Berührungssensoren 109, 111, 113 erkennen, dass der Finger den ersten Bewegungsbereich 209, den zweiten Bewegungsbereich 211 und den dritten Bewegungsbereich 213 überschreitet. Die entsprechenden Signale werden an den Mikroprozessor 117 übermittelt. Aufgrund dessen, dass die einzelnen Bewegungsbereiche 209, 211, 213 sowie der Steuerungsbereich 207 jeweils durch nicht berührungssensitive Bereiche getrennt sind, wird ein zeitlicher Ablauf mittels des Timers 119 und das entsprechende Bewegungsmuster ermittelt.
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Aufgrund dessen, dass das Bewegen des Fingers in Bewegungsrichtung 127 innerhalb beispielsweise 1 s erfolgte und nacheinander in der richtigen Reihenfolge der erste Bewegungsbereich 209, der zweite Bewegungsbereich 211 und der dritte Bewegungsbereich 213 überstrichen wurde, wird die Feststellbremse 121 des Fahrzeuges aktiviert. Anschließend entfernt der Bediener seine Hand vom Schalter 101.
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Sobald der Bediener die Feststellbremse 121 deaktivieren möchte, berührt der erste Finger den Sicherheitsbereich 205. Anschließend streicht nun von außen nach innen also vom dritten Bewegungsbereich 213 über den zweiten Bewegungsbereich 211 über den ersten Bewegungsbereich 209 bis hin zum Steuerungsbereich 207 der Finger entgegen der Bewegungsrichtung 127.
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Nach dem nun beide Finger sowohl wieder den Sicherheitsbereich 205 und den Steuerungsbereich 207 kontaktieren wird den Fingern ein entsprechendes Vibrationssignal mittels LRA-Sensoren aufgeprägt und die Feststellbremse 121 gelöst.
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Vorliegend legt ein Benutzer ausversehen seine gesamte Handfläche auf die Oberfläche 103 des Schalters 101. Aufgrund dessen, dass neben dem Sicherheitsbereich 207 zugleich auch der Steuerungsbereich 207 und wenigstens einer der Bewegungsbereiche 209, 211, 213 durch die Hand kontaktiert wird, wird vorliegend ein Schalten ausgeschlossen, da das Kontaktierungsmuster nicht der Vorgabe fürs Schalten entspricht. Zusätzlich kann der Handfläche ein Vibrationssignal aufgeprägt werden, welches die Falschbeschaltung indiziert.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Schalter
- 103
- Oberfläche
- 105
- kapazitiver Berührungssensor des Sicherheitsbereiches
- 107
- kapazitiver Berührungssensor des Steuerungsbereiches
- 109
- kapazitiver Berührungssensor des ersten Bewegungsbereiches
- 111
- kapazitiver Berührungssensor des zweiten Bewegungsbereiches
- 113
- kapazitiver Berührungssensor des dritten Bewegungsbereiches
- 115
- LRA-Sensor
- 117
- Mikroprozessor
- 119
- Timer
- 121
- Feststellbremse eines Fahrzeuges
- 123
- Bussystem
- 125
- Finger
- 127
- Bewegungsrichtung
- 203
- Tastfeld
- 205
- Sicherheitsbereich
- 207
- Steuerungssbereich
- 209
- erster Bewegungsbereich
- 211
- zweiter Bewegungsbereich
- 213
- dritter Bewegungsbereich
