DE202024100554U1 - Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Bedienvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement (10), zumindest einem kapazitiven Sensor (20) und einer Auswerteeinheit (30), welche ausgebildet ist, eine von dem zumindest einen kapazitiven Sensor (20) erfassbare kapazitive Änderung (33) auszuwerten,
wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) eine Sensorfläche(24) aufweist, an welcher das Bedienelement (10) verschiebbar gelagert ist,
wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) ausgebildet ist,
eine Berührung des Bedienelements (10) durch einen Bediener als einen haptischen Anteil (103) der kapazitiven Änderung (33) zu erfassen,
wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, aus der kapazitiven Änderung (33) die durch den haptischen Anteil (103) erfasste Berührung des Bedienelements (10) zu bestimmen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
  • Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Bedienvorrichtungen, insbesondere auch für Kraftfahrzeuge und beispielsweise zur Bedienung eines Infotainmentsystems oder zur Sitzverstellung bekannt. Sollen mit den Bedienvorrichtungen verschiedene Informationen, wie z.B. Betätigungsstärke, Betätigungsrichtung, Position eines Bedienelements der Bedienvorrichtung oder Anzahl und Position der auf dem Bedienelement ruhenden Finger eines Bedieners erfasst werden, sind hierfür eine Vielzahl von Sensoren und Informationen notwendig, sodass solche Bedienvorrichtungen komplex, fehleranfällig sowie auch teuer sind.
  • Dabei gilt insbesondere, dass die Anzahl und Position der auf dem Bedienelement ruhenden Finger eines Bedieners nur mit großem Aufwand erfassbar sind.
  • Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Bedienvorrichtung bereitzustellen, durch welche in einfacherweise eine Vielzahl von Bedieninformation erfasst werden können.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Schutzanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird daher eine Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement, zumindest einem kapazitiven Sensor und einer Auswerteeinheit vorgeschlagen. Dabei umfasst der kapazitive Sensor, wie im Weiteren noch erläutert, vorzugsweise eine Messelektrode, welche zusammen mit einer beispielsweise durch die Finger des Bedieners gebildeten Gegenelektrode einen Kondensator bildet, sowie eine zugehörige Sensorelektronik. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, eine von dem zumindest einen kapazitiven Sensor erfassbare kapazitive Änderung auszuwerten. Der zumindest eine kapazitive Sensor weist eine Sensorfläche auf bzw. bestimmt eine solche. Ist eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren vorgesehen, bilden diese die Sensorfläche gemeinsam eine Sensorfläche bzw. jeweils einen Abschnitt einer gemeinsamen Sensorfläche. An der Sensorfläche ist das Bedienelement verschiebbar gelagert, sodass sowohl durch eine Bewegung als auch durch Berührung des Bedienelements durch einen Bediener eine von dem zumindest einem kapazitiven Sensor erfassbare Änderung der Kapazität hervorrufbar ist. Erfindungsgemäß ist der zumindest eine kapazitive Sensor ausgebildet, eine Berührung des Bedienelements durch einen Bediener bzw. durch die Finger des Bedieners als einen haptischen Anteil an der kapazitiven Änderung zu erfassen, sodass die kapazitive Änderung insbesondere durch eine Überlagerung verschiedener Anteile, wie beispielsweise des im Weiteren noch erläuterten translatorischen Anteils, des im Weiteren noch erläuterten rotatorischen Anteils und des im Weiteren noch erläuterten Kraft-Anteils mit dem haptischen Anteil, bestimmt ist. Als eine Berührung des Bedienelements wird eine Berührung des Bedienelements durch einen Bediener, insbesondere durch zumindest einen Finger des Bedieners verstanden, wobei zusätzlich vorgesehen sein kann, dass sowohl die Anzahl der Berührpunkte auf dem Bedienelement und/oder die Größe der Berührpunkte und/oder die Position der Berührpunkte erfassbar bzw. auswertbar ist, wodurch auch insbesondere die Zahl der Finger, mit welchen der Bediener das Bedienelement berührt, ermittelt werden kann. Weiter erfindungsgemäß ist die Auswerteeinheit ausgebildet, aus der kapazitiven Änderung die durch den haptischen Anteil erfasste Berührung des Bedienelements und entsprechend optional auch die Anzahl, Größe und/oder Position der Berührpunkte sowie die Anzahl der Finger, mit welchen das Bedienelement berührt wird, zu bestimmen.
  • Sind im Stand der Technik zur Erfassung der mittels Berührung eingebrachten Bedieneingaben bzw. Bedieninformationen verschiedenste und verschiedenartige Informationen und Sensoren notwendig, wird erfindungsgemäß lediglich zumindest ein kapazitiver Sensor oder ggfs. eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren, bei welchen es sich entsprechend um eine Vielzahl gleichartiger Sensoren handelt, benötigt, wobei zur Ermittlung der verschiedenen Bedieninformationen die durch den zumindest einen kapazitiven Sensor erfasste Kapazität bzw. kapazitive Änderung ausgewertet wird.
  • Wie bereits erläutert setzt sich die kapazitive Änderung aus einer Überlagerung verschiedener Anteile zusammen, wobei die Bedienvorrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorsieht, dass der zumindest eine kapazitive Sensor ausgebildet ist, eine translatorische Bewegung des Bedienelements auf der Sensorfläche als einen translatorischen Anteil der kapazitiven Änderung zu erfassen. Hierbei ist die Auswerteeinheit ausgebildet, aus der kapazitiven Änderung die durch den translatorischen Anteil erfasste translatorische Bewegung des Bedienelements zu bestimmen.
  • Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Bedienvorrichtung ferner vorsehen, dass der zumindest eine kapazitive Sensor ausgebildet ist, eine rotatorische Bewegung des Bedienelements um eine von dem Bedienelement bestimmte Rotationsachse als einen rotatorischen Anteil der kapazitiven Änderung zu erfassen. Hierbei ist die Auswerteeinheit ausgebildet, aus der kapazitiven Änderung die durch den rotatorischen Anteil erfasste rotatorische Bewegung des Bedienelements zu bestimmen.
  • Ferner kann die Bedienvorrichtung alternativ zu diesen Varianten oder zusätzlich zu jeder der Varianten zumindest einen weiteren Sensor und vorzugsweise einen optischen Sensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, die translatorische Bewegung des Bedienelements auf der Sensorfläche und/oder die rotatorische Bewegung des Bedienelements um eine von dem Bedienelement bestimmte Rotationsachse zu erfassen.
  • Hinsichtlich der rotarischen als auch der translatorischen Bewegung kann jeweils eine Richtungskomponente und/oder eine Geschwindigkeitskomponente und/oder eine Wegkomponente der jeweiligen Bewegung bestimmt werden.
  • Weiterbildungsgemäß kann zudem vorgesehen sein, dass der zumindest eine kapazitive Sensor ausgebildet ist, eine über das Bedienelement auf die Sensorfläche aufgebrachte Kraft als einen Kraft-Anteil der kapazitiven Änderung zu erfassen. Dadurch kann also erfasst werden, welche Kraft über das Bedienelement oder ggfs. auch durch den Bediener auf die Sensorfläche aufgebracht wird.
  • Zusätzlich oder alternativ hierzu kann die Bedienvorrichtung einen Kraftsensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, eine über das Bedienelement auf die Sensorfläche aufgebrachte Kraft zu erfassen, was von der Auswerteeinheit entsprechend berücksichtigt werden kann. Beispielsweise kann durch die Auswerteeinheit dadurch unmittelbar eine auf die Sensorfläche wirkende Kraft berücksichtigt werden, weiter kann eine durch den Kraftsensor ermittelte Kraft auch verwendet werden, um aus der kapazitiven Änderung den Kraft-Anteil zu plausibilisieren oder die kapazitive Änderung hinsichtlich einem Kraft-Anteil zu bereinigen.
  • Wie bereits erläutert, kann die Bedienvorrichtung eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren aufweisen, welche matrixförmig angeordnet sein können und gemeinsam die Sensorfläche bilden.
  • Vorzugsweise ist das Bedienelement aus einem elektrisch isolierenden Kernmaterial und beispielsweise aus einem Glaskörper gebildet. Zusätzlich kann das Bedienelement eine als Flächenwiderstand wirkende elektrisch leitfähige Schicht bzw. Zwischenschicht aufweisen, wobei diese vorzugsweise transparent und insbesondere aus Indiumzinnoxid (ITO) ausgebildet ist. Ferner kann das Bedienelement eine elektrische isolierende und ebenfalls insbesondere transparente Oberflächenschicht aufweisen, bei welcher es sich insbesondere um eine Hard-Coat-Beschichtung handeln kann. Designtechnisch vorteilhaft kann das Bedienelement also vollständig transparent ausgebildet werden, wobei dieses geometrisch ansonsten beliebig gestaltet werden kann. Neben einer ovalen oder runden Grundform sind also weitere Geometrien möglich, sodass das Bedienelement in seiner Form insbesondere auch einem zu bedienenden Element nachempfunden werden kann. So kann das Bedienelement insbesondere in seiner Grundform, also einer auf der Sensorfläche anliegenden Grundfläche, für die Bedienung eines Fahrzeugsitzes beispielsweise sitz- bzw. L-förmig ausgebildet sein.
  • Die leitfähige Schicht bzw. die Zwischenschicht kann jedoch bei Bedarf beispielsweise asymmetrisch oder eine vorbestimmte Form aufweisend ausgebildet sein, um eine Ausrichtung bzw. eine Rotation des Bedienelements durch ein durch die Asymmetrie bedingte spezifische kapazitiven Änderung bestimmen zu können.
  • Der kapazitive Sensor und das Bedienelement sowie insbesondere die kapazitive Kopplung des Bedienelements und der Mess- bzw. der Gegenelektrode sind dabei vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, dass die überlagernden Anteile einen entsprechend erfassbaren Anteil an der kapazitiven Änderung besitzen. So kann die Kapazitätsänderung bei Berührung des Bedienelements bzw. die kapazitive Kopplung beispielsweise zumindest einem Verhältnis von 1:10 entsprechen.
  • Weiter weist der zumindest eine kapazitive Sensor bzw. jeder der Vielzahl der kapazitiven Sensoren gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Sensorelektronik und zumindest eine Messelektrode auf. Die Gegenelektrode zu der Messelektrode wird dabei durch den Bediener bzw. durch die Hand und insbesondere durch den Finger oder die Finger des Bedieners gebildet, mit welchen dieser das Bedienelement berührt. Folglich, ist die zumindest eine Messelektrode ausgebildet, gemeinsam mit einer durch den Bediener bzw. durch die Hand des Bedieners bzw. durch die Finger des Bedieners gebildeten Gegenelektrode einen Kondensator einer RC-Oszillatorschaltung der Sensorelektronik zu bilden. Die Auswerteeinheit ist hierbei ausgebildet, ein insbesondere durch die Ladekurve und die Ladegeschwindigkeit bestimmtes Aufladeverhalten und eine Kapazität bzw. eine Änderung oder der Verlauf der Änderung der Kapazität des Kondensators und der RC-Oszillatorschaltung zur Bestimmung der translatorischen Bewegung des Bedienelements und/oder der rotatorischen Bewegung des Bedienelements und/oder der Berührung des Bedienelements auszuwerten, wobei sich die Berührung des Bedienelements wiederum in die Anzahl der Berührpunkte auf dem Bedienelement und/oder die Größe der Berührpunkte und/oder die Position der Berührpunkte und/oder die Zahl der Finger, mit welchen der Bediener das Bedienelement berührt teilen kann. Soweit auch ein Kraft-Anteil erfasst wird, kann die Auswerteeinheit auch ausgebildet sein, eine über das Bedienelement auf die Sensorfläche wirkende Kraft zu ermitteln.
  • Hierfür sieht eine besonders vorteilhafte Variante vor, dass in der Auswerteeinheit zumindest ein neuronales Netz gespeichert ist. Die Auswerteeinheit ist folglich ausgebildet, das Aufladeverhalten und die Kapazität bzw. den Verlauf der Kapazität über die Zeit der RC-Oszillatorschaltung durch das zumindest eine neuronale Netz auszuwerten und daraus die Berührung des Bedienelements bzw. die Anzahl der Berührpunkte auf dem Bedienelement und/oder die Größe der Berührpunkte und/oder die Position der Berührpunkte und/oder die Zahl der Finger, mit welchen der Bediener das Bedienelement berührt zu bestimmen.
  • Soweit auch die Erfassung der jeweiligen weiteren Anteile vorgesehen ist, kann die Auswerteinheit auch ausgebildet sein, das Aufladeverhalten und die Kapazität bzw. den Verlauf der Kapazität über die Zeit der RC-Oszillatorschaltung durch das zumindest eine neuronale Netz auszuwerten und daraus die translatorische Bewegung des Bedienelements und/oder die rotatorische Bewegung des Bedienelements und/oder die auf die Sensorfläche wirkende Kraft zu ermitteln.
  • Vorliegend ist darauf hinzuweisen, dass bei dem neuronalen Netz insbesondere von einem bereits trainierten neuronalen Netz ausgegangen wird, welches im Rahmen eines Lernprozesses jedoch auf spezifischer Bedieneranforderungen weitertrainiert werden kann.
  • Neben den durch den durch den zumindest einen kapazitiven Sensor bereitgestellten Informationen kann die Auswerteeinheit und insbesondere auch das zumindest eine neuronale Netz weitere Informationen als Eingangsgröße zur Bestimmung der Berührung des Bedienelements bzw. der Anzahl der Berührpunkte auf dem Bedienelement und/oder der Größe der Berührpunkte und/oder der Position der Berührpunkte und/oder der Zahl der Finger, mit welchen der Bediener das Bedienelement berührt nutzen. Gleiches gilt für die Bestimmung der translatorischen Bewegung des Bedienelements und/oder der rotatorischen Bewegung des Bedienelements, sofern deren Bestimmung vorgesehen ist. Für diese weiteren Informationen gilt, dass diese im Gesamtsystem, also beispielsweise im Fahrzeug, vorzugsweise ohnehin erfasst werden und entsprechend nicht zusätzlich erfasst werden müssen. So kann beispielsweise die durch den Kraftsensor über das Bedienelement auf die Sensorfläche aufgebrachte Kraft und/oder die durch den weiteren Sensor, welcher insbesondere als optischer Sensor ausgebildet ist, erfasste translatorische Bewegung des Bedienelements auf der Sensorfläche und/oder die rotatorische Bewegung des Bedienelements um eine von dem Bedienelement bestimmte Rotationsachse als weitere Information bzw. Eingangsgröße des neuronalen Netzes genutzt werden. Auch beispielsweise die durch Positionssensoren erfasste Sitzposition genutzt werden, welche in einem einfachen Fall von Endlagenschaltern erfasst werden kann.
  • Obgleich grundsätzlich ein einzelnes neuronales Netz vorgesehen sein kann, um daraus die verschiedenen Sensorinformationen zu bestimmen, ist gemäß einer Variante vorgesehen, dass in der Auswerteeinheit ein erstes neuronales Netz zur Auswertung zumindest des translatorischen Anteils und/oder ein zweites neuronales Netz zur Auswertung zumindest des rotatorischen Anteils und/oder ein drittes neuronales Netz zur Auswertung zumindest des haptischen Anteils und/oder ein viertes neuronales Netz zur Auswertung des Kraft-Anteils gespeichert sein kann. Wobei statt eines einzigen dritten neuronalen Netzes zur Auswertung des haptischen Anteils auch mehrere dritte neuronale Netze vorgesehen sein können. Die Auswerteeinheit ist bei dieser Variante ausgebildet, das Aufladeverhalten und die Kapazität der RC-Oszillatorschaltung jeweils durch zumindest eines der neuronalen Netze auszuwerten und daraus die translatorische Bewegung des Bedienelements, die rotatorische Bewegung des Bedienelements und die Berührung des Bedienelements d.h. wiederum vorzugweise die Anzahl der Berührpunkte auf dem Bedienelement und/oder die Größe der Berührpunkte und/oder die Position der Berührpunkte und/oder die Zahl der Finger, mit welchen der Bediener das Bedienelement berührt, zu bestimmen. Soweit auch die Erfassung des Kraft-Anteils vorgesehen ist, kann die Auswerteeinheit ausgebildet sein, die Kraft mittels des vierten neuronalen Netzes zu bestimmen.
  • Obgleich das Bedienelement gemäß einer Variante frei auf der Sensorfläche bewegbar sein kann, ist alternativ möglich, dass das Bedienelement entlang einer zumindest einen Freiheitsgrad einschränkenden Führung auf der Sensorfläche geführt bewegbar ist. Darüber hinaus kann das Bedienelement in eine Grundposition federrückgestellt sein.
  • Dabei haben Versuche bereits gezeigt, dass durch ein neuronales Netz oder mehrere neuronale Netze die sich überlagernden Anteile an der kapazitiven Änderung unterschieden und die einzelnen Anteile extrahiert d.h. bestimmt werden können, sodass sich hieraus die gewünschten Größen unterscheiden und ermitteln lassen.
  • Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinanderstehen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • 1 einen Aufbau einer Bedienvorrichtung;
    • 2 eine beispielhafte Signalauswertung.
  • Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
  • In 1 ist ein beispielhafter Aufbau einer Bedienvorrichtung 1 mit einem Bedienelement 10, einer Auswerteeinrichtung 30 und einem kapazitiven Sensor 20 dargestellt, wobei eine solche Bedienvorrichtung 1 ebenso eine Vielzahl kapazitiver Sensoren 20 umfassen kann, welche dann jeweils mit der Auswerteeinrichtung 30 signaltechnisch verbunden sind und gemeinsam eine Sensorfläche 24 bereitstellen an bzw. auf welcher das Bedienelement 10 entlang bewegbar ist.
  • Vorliegend gilt, dass das Bedienelement 10 frei auf der Sensorfläche 24 bewegbar und entsprechend nicht physisch mit dieser verbunden ist, wobei das Bedienelement 10 bzw. dessen Bewegbarkeit durch eine entsprechende Führung bzw. Führungsvorrichtung auch in seinen Freiheitsgraden eingeschränkt sein kann. So könnte das Bedienelement 10 beispielsweise auch rein rotatorisch und nicht translatorisch oder rein translatorisch entlang eines vorbestimmten Pfades bewegbar sein.
  • Grundsätzlich ist es im Stand der Technik bekannt, Bedieneingaben mittels kapazitiver Änderungen mit einem kapazitiven Sensor zu erfassen, wobei zur Detektion der Bedieneingaben oft einfach ein Schwellwert 32 verwendet wird. Übersteigt die ermittelte Kapazität bzw. die kapazitive Änderung 33 den Schwellwert 32, wie es in Diagramm 31 dargestellt ist, liegt eine Betätigung bzw. Bedieneingabe vor und wird als solche erkannt. Liegt der Wert der Kapazität bzw. die kapazitive Änderung 33 unterhalb des Schwellwerts 32 liegt keine Bedieneingabe vor. Entsprechend kann aber daraus nur abgeleitet werden, ob eine Bedieneingabe vorliegt oder nicht. Weitere Informationen können üblicherweise nicht aus der kapazitiven Änderung d.h. dem Verlauf der Kapazität über die Zeit abgeleitet werden.
  • So ist in Diagramm 31 der Verlauf der Kapazität bzw. deren Änderung über die Zeit dargestellt, wobei das Bedienelement 10 zunächst durch einen Finger F eines Bedieners betätigt wird, was zu einem ersten Maximum 34 führt, und anschließend zusätzlich ein zweiter Finger F des Bedieners auf das Bedienelement 10 wirkt, was zu einem zweiten Maximum 35 führt, wobei zwischen den Maxima 34, 35 die kapazitive Änderung 33 schwankt. Der von dem kapazitiven Sensor 20 erfasste Verlauf 33 wird nun in der Auswerteeinheit 30 mittels zumindest einem neuronalen Netz ausgewertet, wodurch verschiedene einander überlagernde Anteile an der kapazitiven Änderung 33 erkannt und einzelne Sensorinformationen extrahiert werden können.
  • So kann aus der kapazitiven Änderung 33 bzw. dem Verlauf der Änderung 33 mittels zumindest einem in der Auswerteeinheit 30 gespeicherten neuronalen Netz zumindest eine Berührung des Bedienelements 10 als ein haptischer Anteil der kapazitiven Änderung 33 erkannt und extrahiert werden, wobei sich die Berührung wiederum in Position und Größe der Berührung durch den Finger F oder die Finger F des Bedieners sowie in Anzahl der Berührpunkte bzw. Finger F unterteilen kann. Weiter können bei Bedarf auch eine translatorische Bewegung des Bedienelements 10 auf der Sensorfläche 24 als ein translatorischer Anteil der kapazitiven Änderung 33 und/oder eine rotatorische Bewegung des Bedienelements 10 um eine von dem Bedienelement 10 bestimmte Rotationsachse R als ein rotatorischer Anteil der kapazitiven Änderung 33 extrahiert werden.
  • Das Bedienelement 10 weist einen Glaskörper als Kernmaterial 11, eine als Flächenwiderstand wirkende Zwischenschicht 12 aus ITO sowie eine elektrisch isolierende Oberflächenschicht 13 auf, welche als transparente Hard-Coat-Beschichtung ausgeführt ist, sodass das Bedienelement 10 bei Bedarf vollständig transparent und in seiner Form bzw. Geometrie beliebig sein kann.
  • Da je eine Messelektrode 21, 22 und die durch den Finger F gebildete Gegenelektrode gemeinsam einen Kondensator einer RC-Oszillatorschaltung der Sensorelektronik 23 bilden, kann also die kapazitive Änderung 33 d.h. das Aufladeverhalten und die Kapazität des Kondensators und der RC-Oszillatorschaltung als Eingangsgröße des neuronalen Netzes verwendet werden.
  • In 2 ist die Auswertung durch die Auswerteeinheit 30 bzw. die Erfassung der Bedieneingaben durch die Bedienvorrichtung 1 schematisch dargestellt.
  • Zunächst erfolgt im Rahmen der Eingabe E die physische Bedieneingabe über das Bedienelement 10, was zu einer kapazitiven Änderung 33 führt, bei welcher sich ein translatorischer Anteil 101, ein rotatorischer Anteil 102, ein haptischer Anteil 103 und ein Kraft-Anteil 104 sowie gegebenenfalls weitere Anteile überlagern.
  • Im Rahmen der Eingabe E können insbesondere die Anteile 101, 102, 104 auch durch weitere Sensoren zugeführt bzw. durch Informationen ersetzt werden, welche von weiteren Sensoren bereitgestellt werden können. So kann die Bedienvorrichtung 1 zumindest einen weiteren beispielsweise als optischen Sensor ausgebildeten Sensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, die translatorische Bewegung des Bedienelements 10 auf der Sensorfläche 24 und/oder die rotatorische Bewegung des Bedienelements 10 um eine von dem Bedienelement 10 bestimmte Rotationsachse R zu erfassen und diese der Eingabe E als Eingangsgröße bereitzustellen. Weiter kann die Bedienvorrichtung 1 einen Kraft-Sensor aufweisen, welcher ausgebildet ist, eine über das Bedienelement 10 auf die Sensorfläche 24 aufgebrachte Kraft zu erfassen und diese der Eingabe E als Eingangsgröße bereitzustellen.
  • Die Eingabe E mit der dadurch verursachten kapazitiven Änderung 33 wird durch den kapazitiven Sensor 20 erfasst und im Rahmen der Signalverarbeitung V durch die Auswerteeinheit 30 verarbeitet. Dabei erfolgt vorzugsweise zunächst eine Signalaufbereitung 200, bei welcher die kapazitive Änderung 33 beispielsweise einer Filterung oder Verstärkung unterzogen werden kann.
  • Bei der Signalverarbeitung V erfolgt mit dem ggfs. aufbereiteten Signal und die durch weitere Sensoren bereitgestellte Informationen berücksichtigendi mit Verweis auf 2 beispielhaft
  • 201
    Überwachung der kapazitiven Änderung 33 mit einer Änderung einer Fingerauflagefläche bzw. einer Änderung der Größe der Berührpunkte
    202
    Zeitliche Analyse der kapazitiven Änderung 33
    203
    Bewegungsinformation des Bedienelements 10 (translatorische und/oder rotatorische Bewegung)
    204
    Änderung der Fingerauflagefläche bzw. Größe der Berührpunkte bei Ausübung einer Kraft auf die Sensorfläche 24 über das Bedienelement 10
    205
    Analyse der Signalflanken der kapazitiven Änderung 33
    206
    Analyse der eingeschwungenen Kapazität bei Berührung des Bedienelements 10 (Änderungs- / Signalplateau)
    207
    Analyse des Bedieners
  • Daneben können weitere Informationen bzw. Größen berücksichtigt werden. So können beispielsweise Umwelteinflüsse (Feuchtigkeit / Temperatur) oder auch Sensorsignale weiterer, ohnehin im Fahrzeug vorhandener Sensoren berücksichtigt werden.
  • Anschließend werden die Informationen in ein oder mehrere neuronale Netze 208 eingegeben, welches bzw. welche als Ausgabe A Informationen 301 zur Bewegung des Bedienelements 10 (translatorische und/oder rotatorische Bewegung, Bewegungsbahn und/oder Bewegungsgeschwindigkeit), Informationen 302 zur Berührung des Bedienelements 10 (Ein oder zwei Finger, Position des einen Fingers oder zwei Finger auf dem Bedienelement 10) und/oder Informationen 303 zu einer über das Bedienelement 10 auf die Sensorfläche 24 wirkenden Kraft liefert.

Claims (10)

  1. Bedienvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Bedienelement (10), zumindest einem kapazitiven Sensor (20) und einer Auswerteeinheit (30), welche ausgebildet ist, eine von dem zumindest einen kapazitiven Sensor (20) erfassbare kapazitive Änderung (33) auszuwerten, wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) eine Sensorfläche(24) aufweist, an welcher das Bedienelement (10) verschiebbar gelagert ist, wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) ausgebildet ist, eine Berührung des Bedienelements (10) durch einen Bediener als einen haptischen Anteil (103) der kapazitiven Änderung (33) zu erfassen, wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, aus der kapazitiven Änderung (33) die durch den haptischen Anteil (103) erfasste Berührung des Bedienelements (10) zu bestimmen.
  2. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, aus dem haptischen Anteil (103) eine Anzahl von Berührpunkten und/oder eine Größe der Berührpunkte und/oder eine Position der Berührpunkte und/oder eine Anzahl von Fingern (F), mit welchen das Bedienelement (10) durch den Bediener berührt wird, zu bestimmen.
  3. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) ausgebildet ist, eine translatorische Bewegung des Bedienelements (10) auf der Sensorfläche (24) als einen translatorischen Anteil (101) der kapazitiven Änderung (33) zu erfassen, und wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, aus der kapazitiven Änderung (33) die durch den translatorischen Anteil (101) erfasste translatorische Bewegung des Bedienelements (10) zu bestimmen, und/oder wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) ausgebildet ist, eine rotatorische Bewegung des Bedienelements (10) um eine von dem Bedienelement (10) bestimmte Rotationsachse (R) als einen rotatorischen Anteil (102) der kapazitiven Änderung (33) zu erfassen, und wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, aus der kapazitiven Änderung (33) die durch den rotatorischen Anteil (102) erfasste rotatorische Bewegung des Bedienelements (10) zu bestimmen, und/oder wobei die Bedienvorrichtung (1) zumindest einen weiteren Sensor aufweist, welcher ausgebildet ist, die translatorische Bewegung des Bedienelements (10) auf der Sensorfläche (24) und/oder die rotatorische Bewegung des Bedienelements (10) um eine von dem Bedienelement (10) bestimmte Rotationsachse (R) zu erfassen.
  4. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) ausgebildet ist, eine über das Bedienelement (10) auf die Sensorfläche (24) aufgebrachte Kraft als einen Kraft-Anteil (104) der kapazitiven Änderung (33) zu erfassen, und/oder wobei die Bedienvorrichtung (1) einen Kraftsensor aufweist, welcher ausgebildet ist, eine über das Bedienelement (10) auf die Sensorfläche (24) aufgebrachte Kraft zu erfassen.
  5. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Vielzahl von kapazitiven Sensoren (20), welche matrixförmig angeordnet sind und gemeinsam die Sensorfläche (24) bilden.
  6. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Bedienelement (10) aus einem elektrisch isolierenden Kernmaterial (11) gebildet ist und/oder eine als Flächenwiderstand wirkende elektrisch leitfähige Schicht (12) aufweist und/oder eine elektrische isolierende Oberflächenschicht (13) aufweist.
  7. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine kapazitive Sensor (20) eine Sensorelektronik (23) und zumindest eine Messelektrode (21, 22) aufweist, wobei die Messelektrode (21, 22) ausgebildet ist, gemeinsam mit einem die Gegenelektrode (F) bildenden Bediener einen Kondensator einer RC-Oszillatorschaltung der Sensorelektronik (23) zu bilden und wobei die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, ein Aufladeverhalten und eine Kapazität des Kondensators und der RC-Oszillatorschaltung zur Bestimmung der Berührung des Bedienelements (10) auszuwerten.
  8. Bedienvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in der Auswerteeinheit (30) zumindest ein neuronales Netz gespeichert und die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, das Aufladeverhalten und die Kapazität der RC-Oszillatorschaltung durch das zumindest eine neuronale Netz auszuwerten und daraus die Berührung des Bedienelements (10) zu bestimmen.
  9. Bedienvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei in der Auswerteeinheit (30) ein erstes neuronales Netz zur Auswertung zumindest des translatorischen Anteils (101) und/oder ein zweites neuronales Netz zur Auswertung zumindest des rotatorischen Anteils (102) und/oder ein drittes neuronales Netz zur Auswertung zumindest des haptischen Anteils (103) und/oder ein viertes neuronales Netz zur Auswertung des Kraft-Anteils (104) gespeichert und die Auswerteeinheit (30) ausgebildet ist, das Aufladeverhalten und die Kapazität der RC-Oszillatorschaltung jeweils durch zumindest eines der neuronalen Netze auszuwerten und daraus die translatorische Bewegung des Bedienelements (10), die rotatorische Bewegung des Bedienelements (10), die Berührung des Bedienelements (10) und/oder eine über das Bedienelement (10) auf die Sensorfläche (24) wirkende Kraft zu bestimmen.
  10. Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bedienelement (10) frei auf der Sensorfläche (24) bewegbar ist oder wobei das Bedienelement (10) entlang einer zumindest einen Freiheitsgrad einschränkenden Führung auf der Sensorfläche (24) geführt bewegbar ist.
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