DE102024117021A1

DE102024117021A1 - Method for determining manual actuation of a capacitive sensor element, evaluation unit therefor, sensor device and motor vehicle

Info

Publication number: DE102024117021A1
Application number: DE102024117021.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Schmitt; Ciprian Musat
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2024-06-17
Filing date: 2024-06-17
Publication date: 2025-12-18
Also published as: WO2025261764A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements (1), wobei in einem ersten Schritt (20) das Sensorelement und eine elektrische Referenzkapazität (2) elektrisch parallelgeschaltet und auf eine erste elektrische Spannung eingestellt werden, in einem zweiten Schritt (21) die Parallelschaltung unterbrochen und das Sensorelement auf eine zweite elektrische Spannung eingestellt wird, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, und in einem dritten Schritt (22) das Sensorelement und die Referenzkapazität erneut elektrisch parallelgeschaltet werden, um eine elektrische Koppelspannung (16) zum Erfassen durch eine Auswerteeinheit bereitzustellen. Der erste Schritt (20) wird wiederholt und in einem vierten Schritt (23) werden das Sensorelement und die Referenzkapazität miteinander elektrisch in Reihe geschaltet, die Reihenschaltung auf eine dritte elektrische Spannung eingestellt, und in einem fünften Schritt (24) wird mittels der Auswerteeinheit eine elektrische Teilspannung (17) der Reihenschaltung erfasst, wobei abhängig von der Teilspannung und der Koppelspannung die manuelle Betätigung bestimmt wird. The invention relates to a method for determining the manual actuation of a capacitive sensor element (1), wherein in a first step (20) the sensor element and an electrical reference capacitor (2) are electrically connected in parallel and set to a first electrical voltage, in a second step (21) the parallel connection is interrupted and the sensor element is set to a second electrical voltage, which differs from the first electrical voltage, and in a third step (22) the sensor element and the reference capacitor are again electrically connected in parallel to provide an electrical coupling voltage (16) for detection by an evaluation unit. The first step (20) is repeated and in a fourth step (23) the sensor element and the reference capacitor are electrically connected in series, the series connection is set to a third electrical voltage, and in a fifth step (24) a partial electrical voltage (17) of the series connection is detected by the evaluation unit, whereby the manual actuation is determined depending on the partial voltage and the coupling voltage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements, wobei in einem ersten Schritt das Sensorelement und eine elektrische Referenzkapazität elektrisch parallelgeschaltet und auf eine erste elektrische Spannung eingestellt werden, in einem zweiten Schritt die Parallelschaltung unterbrochen und das Sensorelement auf eine zweite elektrische Spannung eingestellt wird, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, und in einem dritten Schritt das Sensorelement und die Referenzkapazität erneut elektrisch parallelgeschaltet werden, um eine elektrische Koppelspannung zum Erfassen durch eine Auswerteeinheit bereitzustellen. Die Erfindung betrifft ferner ein Rechnerprogrammprodukt sowie einen rechnerlesbaren Datenträger. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Auswerteeinheit zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, in einem ersten Schritt das Sensorelement und eine elektrische Referenzkapazität elektrisch parallelzuschalten und auf eine erste elektrische Spannung einzustellen, in einem zweiten Schritt die Parallelschaltung zu unterbrechen und das Sensorelement auf eine zweite elektrische Spannung einzustellen, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, und in einem dritten Schritt das Sensorelement und die Referenzkapazität erneut elektrisch parallelzuschalten, um eine elektrische Koppelspannung bereitzustellen und die durch das mit der Referenzkapazität elektrisch parallelgeschaltete Sensorelement bereitgestellte Koppelspannung zu erfassen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch eine Sensoreinrichtung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung, mit einem kapazitiven Sensorelement, einer elektrischen Referenzkapazität, einer Auswerteeinheit und einer Koppeleinheit zumindest zum steuerbaren elektrischen Koppeln des kapazitiven Sensorelements, der Referenzkapazität und der Auswerteeinheit. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Sensoreinrichtung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung durch einen Fahrzeuginsassen.The invention relates to a method for determining the manual actuation of a capacitive sensor element, wherein in a first step the sensor element and an electrical reference capacitor are electrically connected in parallel and set to a first electrical voltage, in a second step the parallel connection is interrupted and the sensor element is set to a second electrical voltage which differs from the first electrical voltage, and in a third step the sensor element and the reference capacitor are again electrically connected in parallel to provide an electrical coupling voltage for detection by an evaluation unit. The invention further relates to a computer program product and a computer-readable data carrier. The invention further relates to an evaluation unit for determining whether a capacitive sensor element has been manually actuated. The evaluation unit is configured to, in a first step, electrically connect the sensor element and an electrical reference capacitor in parallel and adjust them to a first electrical voltage; in a second step, to interrupt the parallel connection and adjust the sensor element to a second electrical voltage that differs from the first electrical voltage; and in a third step, to electrically connect the sensor element and the reference capacitor in parallel again to provide an electrical coupling voltage and to detect the coupling voltage provided by the sensor element electrically connected in parallel with the reference capacitor. The invention also relates to a sensor device for determining whether a manual actuating element has been manually actuated, comprising a capacitive sensor element, an electrical reference capacitor, an evaluation unit, and a coupling unit, at least for the controllable electrical coupling of the capacitive sensor element, the reference capacitor, and the evaluation unit. Finally, the invention also relates to a motor vehicle with a sensor device for determining whether a vehicle occupant has been manually actuated.

Gattungsgemäße Verfahren, Rechnerprogrammprodukte, rechnerlesbare Datenträger, Auswerteeinheiten, Sensoreinrichtungen und Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, so dass es diesbezüglich dem Grunde nach eines druckschriftlichen Nachweises nicht bedarf. Sensoreinrichtungen der gattungsgemäßen Art, auch als kapazitive Berührungssensoren bezeichnet, sind Einrichtungen, die es erlauben, auf kapazitiver Basis eine manuelle Betätigung bestimmen zu können. Hierzu wird unter anderem ausgenutzt, dass ein kapazitives Sensorelement einen Wert seiner elektrischen Kapazität abhängig von der Nähe zu einem menschlichen Körperteil, insbesondere einem Finger, ändert. Um diese manuelle Betätigung bestimmen zu können, ist das Sensorelement mit der Auswerteeinheit zumindest zeitweise zumindest teilweise elektrisch gekoppelt, so dass durch geeignetes Auswerten ermittelt werden kann, ob eine manuelle Betätigung der Sensoreinrichtung beziehungsweise des kapazitiven Sensorelements vorliegt. Im Rahmen der Offenbarung soll unter Bestimmen einer manuellen Betätigung neben einer tatsächlich vorliegenden Berührung des kapazitiven Sensorelements beziehungsweise der Sensoreinrichtung durch das Körperteil auch eine Annäherung des Körperteils an diese verstanden werden. Es ist daher nicht zwingend erforderlich, dass eine Berührung vorliegt. Aufgrund der Nähe zwischen dem Körperteil und dem Sensorelement beziehungsweise der Sensoreinrichtung kann jedoch mittels der Auswerteeinheit eine entsprechende Betätigung bestimmt beziehungsweise ermittelt werden. Eine solche Annäherung eines Körperteils eines Menschen kann gemäß einer Spezifikation oder Konfiguration der Sensoreinrichtung beziehungsweise der Auswerteeinheit als manuelle Betätigung bestimmt sein. Beispielsweise kann eine Betätigung bereits bei einer Entfernung vom kapazitiven Sensorelement von einem oder wenigen Millimetern, beispielsweise weniger als 5 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, ermittelt werden. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass nur eine unmittelbare Berührung des kapazitiven Sensorelements als manuelle Betätigung bestimmt wird.Generic methods, computer program products, computer-readable data carriers, evaluation units, sensor devices, and motor vehicles are extensively known in the prior art, so that, in principle, no written proof is required in this respect. Sensor devices of this type, also referred to as capacitive touch sensors, are devices that allow manual actuation to be determined on a capacitive basis. This is achieved, among other things, by exploiting the fact that a capacitive sensor element changes the value of its electrical capacitance depending on its proximity to a human body part, in particular a finger. In order to determine this manual actuation, the sensor element is at least temporarily, or at least partially, electrically coupled to the evaluation unit, so that, by suitable evaluation, it can be determined whether manual actuation of the sensor device or the capacitive sensor element has occurred. For the purposes of this disclosure, "determining manual actuation" is to be understood as including not only actual contact of the capacitive sensor element or the sensor device by the body part, but also the approach of the body part to it. Therefore, physical contact is not strictly necessary. However, due to the proximity between the body part and the sensor element or sensor device, the evaluation unit can determine or detect a corresponding actuation. Such an approach of a human body part can be defined as manual actuation according to a specification or configuration of the sensor device or evaluation unit. For example, actuation can be detected at a distance of one or a few millimeters from the capacitive sensor element, for example, less than 5 mm, preferably less than 1 mm. In principle, however, it can also be intended that only direct contact with the capacitive sensor element is defined as manual actuation.

In diesem Zusammenhang offenbart beispielsweise die WO 2009/151 904 A2 einen Berührungssensor auf Basis eines kapazitiven Spannungsteilers. Diese Lehre hat sich jedoch für den praktischen Einsatz besonders bei Kraftfahrzeugen, zum Beispiel im Bereich einer Hands-on-Device (HoD), beispielsweise im Bereich eines Lenkrads des Kraftfahrzeugs, als ungenau und störanfällig erwiesen. Als besonders schwierig erweisen sich dabei Auswirkungen aufgrund von Langzeiteinflüssen, atmosphärischen Einflüssen, Temperatureinflüssen und/oder dergleichen, die auf die Funktion des kapazitiven Sensorelements einwirken können.In this context, for example, the WO 2009/151 904 A2 A touch sensor based on a capacitive voltage divider. However, this design has proven inaccurate and prone to interference in practical applications, particularly in motor vehicles, for example, in the area of a hands-on device (HoD), such as in the steering wheel. Effects due to long-term influences, atmospheric conditions, temperature fluctuations, and similar factors that can affect the function of the capacitive sensor element are particularly problematic.

Darüber hinaus offenbart die DE 10 2022 104 117 A1 ein Verfahren zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements, eine Auswerteeinheit hierfür sowie eine Sensoreinrichtung. Diese Lehre verbessert zwar die Nachteile der WO 2009/151 904 A2 , jedoch erweist es sich als nachteilig, dass insbesondere bei einer hohen Detektionsgeschwindigkeit Schaltelemente einer Koppeleinheit mit großer Präzision geschaltet werden müssen, um störende Einflüsse aufgrund von Schaltvorgängen auf die Auswertung zu vermeiden. Dies kann nur mit einem großen Hardwareaufwand hinreichend zuverlässig realisiert werden. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass ein Detektionsvorgang beim Stand der Technik etwa 2 ms bis etwa 3 ms erfordert. Für eine Reihe von Vorgängen erweist sich dieser Zeitrahmen als außerordentlich knapp, weshalb eine Verbesserung insbesondere in Bezug auf die Detektionsgeschwindigkeit gewünscht ist.Furthermore, the DE 10 2022 104 117 A1 A method for determining manual actuation of a capacitive sensor element, an evaluation unit for this purpose, and a sensor device. This teaching improves upon the disadvantages of WO 2009/151 904 A2 However, it proves disadvantageous that, especially at high detection speeds, the switching elements of a coupling unit must be switched with great precision to avoid disruptive influences on the evaluation due to switching operations. This can only be achieved with sufficient reliability with a significant amount of hardware. In this context, it should be noted that a detection process using state-of-the-art technology requires approximately 2 ms to 3 ms. For a number of processes, this timeframe proves to be extremely short, which is why an improvement, particularly with regard to detection speed, is desirable.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zumindest in Bezug auf die Genauigkeit oder die Detektionsgeschwindigkeit zu verbessern.The invention is therefore based on the objective of improving the state of the art, at least with regard to accuracy or detection speed.

Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, ein Rechnerprogrammprodukt, ein rechnerlesbarer Datenträger, eine Auswerteeinheit, eine Sensoreinrichtung und ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.The invention proposes a method, a computer program product, a computer-readable data carrier, an evaluation unit, a sensor device and a motor vehicle as a solution according to the independent claims.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.Advantageous further training opportunities arise from the characteristics of the dependent requirements.

In Bezug auf ein gattungsgemäßes Verfahren wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass der erste Schritt wiederholt wird, in einem vierten Schritt das Sensorelement und die Referenzkapazität miteinander elektrisch in Reihe geschaltet werden, die Reihenschaltung auf eine dritte elektrische Spannung eingestellt wird, und mittels der Auswerteeinheit eine elektrische Teilspannung der Reihenschaltung, und zwar zumindest die elektrische Spannung des Sensorelements oder der Referenzkapazität, erfasst wird, wobei abhängig von der Teilspannung und der Koppelspannung die manuelle Betätigung bestimmt wird.With regard to a generic method, the invention particularly proposes that the first step is repeated, in a fourth step the sensor element and the reference capacitor are electrically connected in series, the series connection is set to a third electrical voltage, and an electrical partial voltage of the series connection, namely at least the electrical voltage of the sensor element or the reference capacitor, is detected by means of the evaluation unit, wherein the manual actuation is determined depending on the partial voltage and the coupling voltage.

In Bezug auf ein gattungsgemäßes Rechnerprogrammprodukt wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass das Rechnerprogrammprodukt Programmcodemittel aufweist, welche insbesondere in einem rechnerlesbaren Medium gespeichert sind, um bei Durchführung eines Verfahrens zum Bestimmen einer manuellen Betätigung eines kapazitiven Sensorelements (1), in einem ersten Schritt (20) ein elektrisches Parallelschalten des Sensorelements (1) und einer elektrischen Referenzkapazität (2) und ein Einstellen auf eine erste elektrische Spannung zu bewirken, in einem zweiten Schritt (21) ein Unterbrechen der Parallelschaltung und ein Einstellen des Sensorelements (1) auf eine zweite elektrische Spannung zu bewirken, welche von der ersten elektrischen Spannung unterschiedlich ist, und in einem dritten Schritt (22) ein erneutes elektrisches Parallelschalten des Sensorelements (1) und der Referenzkapazität (2) zu bewirken, um eine elektrische Koppelspannung (16) zum Erfassen durch eine Auswerteeinheit (3) bereitzustellen, den ersten Schritt (20) zu wiederholen, in einem vierten Schritt ein elektrisches in Reihe Schalten (23) des Sensorelements (1) und der Referenzkapazität (2) und ein Einstellen der Reihenschaltung auf eine dritte elektrische Spannung zu bewirken, und in einem fünften Schritt (24) Ein Erfassen einer elektrischen Teilspannung (17) der Reihenschaltung, und zwar zumindest die elektrische Spannung des Sensorelements (1) oder der Referenzkapazität (2), durch die Auswerteeinheit (3) zu bewirken, und/oder die Auswerteeinheit (3) derart zu steuern, dass sie abhängig von der Teilspannung (17) und der Koppelspannung (16) die manuelle Betätigung bestimmt, wenn das Rechnerprogrammprodukt auf einer Rechnereinheit einer Auswerteeinheit abgearbeitet wirdWith regard to a generic computer program product, the invention particularly proposes that the computer program product comprises program code means, which are stored in a computer-readable medium, in order to effect, in a first step (20), an electrical parallel connection of the sensor element (1) and an electrical reference capacitance (2) and an adjustment to a first electrical voltage, in a second step (21), an interruption of the parallel connection and an adjustment of the sensor element (1) to a second electrical voltage which is different from the first electrical voltage, and in a third step (22), an electrical parallel connection of the sensor element (1) and the reference capacitance (2) again to provide an electrical coupling voltage (16) for detection by an evaluation unit (3), the first step (20) to be repeated, and in a fourth step, an electrical series connection (23) of the sensor element (1) and the reference capacitance (2) and an adjustment to cause a third electrical voltage to be applied to the series circuit, and in a fifth step (24) to cause the evaluation unit (3) to detect a partial electrical voltage (17) of the series circuit, namely at least the electrical voltage of the sensor element (1) or the reference capacitance (2), and/or to control the evaluation unit (3) in such a way that it determines the manual actuation depending on the partial voltage (17) and the coupling voltage (16) when the computer program product is executed on a computer unit of an evaluation unit

In Bezug auf einen rechnerlesbaren Datenträger wird mit Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass auf diesem ein Rechnerprogrammprodukt gemäß der Erfindung gespeichert ist.With regard to a computer-readable data carrier, the invention specifically proposes that a computer program product according to the invention is stored on it.

In Bezug auf eine gattungsgemäße Auswerteeinheit wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit weiterhin ausgebildet ist, den ersten Schritt zu wiederholen, in einem vierten Schritt das Sensorelement und die Referenzkapazität miteinander elektrisch in Reihe zu schalten, die Reihenschaltung auf eine dritte elektrische Spannung einzustellen, und eine elektrische Teilspannung der Reihenschaltung, und zwar zumindest die elektrische Spannung des Sensorelements oder der Referenzkapazität, zu erfassen und abhängig von der Teilspannung und der Koppelspannung die manuelle Betätigung zu bestimmen.With regard to a generic evaluation unit, the invention particularly proposes that the evaluation unit is further configured to repeat the first step, in a fourth step to electrically connect the sensor element and the reference capacitance in series, to adjust the series connection to a third electrical voltage, and to detect a partial electrical voltage of the series connection, namely at least the electrical voltage of the sensor element or the reference capacitance, and to determine the manual actuation depending on the partial voltage and the coupling voltage.

In Bezug auf eine gattungsgemäße Sensoreinrichtung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a generic sensor device, the invention specifically proposes that the evaluation unit be designed according to the invention.

In Bezug auf ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Sensoreinrichtung gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a motor vehicle of the type described, the invention specifically proposes that the sensor device be designed according to the invention.

Die Erfindung basiert dabei unter anderem auf dem Gedanken, dass die Genauigkeit und/oder die Detektionsgeschwindigkeit verbessert werden können, wenn in einem Verfahrenszyklus die Referenzkapazität und das Sensorelement einerseits in Parallelschaltung und andererseits in Reihenschaltung zum Auswerten herangezogen werden. Durch die hierdurch bestimmten Spannungen, nämlich die Koppelspannung und die Teilspannung der Reihenschaltung, kann durch geeignetes Auswerten mit großer Zuverlässigkeit das Betätigen des Sensorelements beziehungsweise der Sensoreinrichtung bestimmt werden. Die beim Stand der Technik auftretenden Nachteile können reduziert werden. Zugleich ist es möglich, eine besonders einfach konstruierte Koppeleinheit zu nutzen, so dass die im Stand der Technik erforderlichen präzisen Schalthandlungen von Schaltelementen zum Realisieren der jeweiligen Verfahrensschritte vermieden werden können. Die Erfindung erlaubt es, die Verfahrensführung besonders einfach ausführen zu können, so dass ein Schaltvorgang beziehungsweise eine Schalthandlung zum Herstellen eines jeweiligen Verfahrensschritts mit zum Beispiel lediglich einem einzigen Schaltelement realisiert werden kann. Dadurch können die im Stand der Technik erforderlichen präzisen Schaltvorgänge weitgehend vermieden werden, wodurch Hardwareaufwand reduziert werden kann. Zugleich erlaubt die erfindungsgemäße Verfahrensführung eine Verbesserung der Genauigkeit bei dem Bestimmen der Detektion, so dass eine Detektionsgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert werden kann.The invention is based, among other things, on the idea that accuracy and/or detection speed can be improved if, in a process cycle, the reference capacitance and the sensor element are used for evaluation in both parallel and series circuits. The resulting voltages, namely the coupling voltage and the partial voltage of the series circuit, allow for highly reliable determination of the activation of the sensor element or sensor device through suitable evaluation. The disadvantages encountered in the prior art can be reduced. At the same time, it is possible to use a particularly simple coupling unit, thus eliminating the need for the precise switching operations of switching elements required in the prior art. The invention allows for a particularly simple process control, enabling a switching operation or action to perform a respective process step to be realized with, for example, only a single switching element. This largely eliminates the need for the precise switching operations required in the prior art, thereby reducing hardware requirements. At the same time, the process control according to the invention improves the accuracy of detection, allowing for a significant reduction in detection speed compared to the prior art.

Die Auswerteeinheit kann zum Erfassen der jeweiligen elektrischen Spannungen ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Auswerteeinheit einen Analog-Digital-Wandler aufweist, mit dem die jeweils erfasste elektrische Spannung digitalisiert werden kann und mittels einer digitalen Signalverarbeitung der Auswerteeinheit verarbeitet werden kann, um die manuelle Betätigung bestimmen zu können. Dem Grunde nach ist es jedoch auch möglich, dass die Auswerteeinheit zumindest teilweise oder vollständig als analoge Hardwareschaltung realisiert ist. Die Auswerteeinheit kann zu diesem Zweck eine programmgesteuerte Rechnereinheit aufweisen, die mit einer entsprechenden Hardwareschaltung bei Bedarf kombiniert sein kann.The evaluation unit can be designed to detect the respective electrical voltages. It is particularly advantageous if the evaluation unit includes an analog-to-digital converter, which digitizes the detected electrical voltage and allows it to be processed by the evaluation unit's digital signal processing to determine manual operation. However, it is also possible for the evaluation unit to be implemented, at least partially or entirely, as an analog hardware circuit. For this purpose, the evaluation unit can include a program-controlled computer unit, which can be combined with a corresponding hardware circuit if required.

Die Auswerteeinheit kann auch eine Koppeleinheit umfassen, mittels der jeweilige Kopplungszustände des Sensorelements und der Referenzkapazität realisiert werden können. Zu diesem Zweck kann die Koppeleinheit entsprechende Schaltelemente aufweisen, die vorzugsweise elektronische Schaltelemente, beispielsweise Transistoren oder dergleichen sind. Es kann vorgesehen sein, dass die Auswerteeinheit zum Erfassen der Koppelspannung erst im dritten Schritt mit dem mit der Referenzkapazität elektrisch parallelgeschalteten Sensorelement elektrisch gekoppelt wird. Sobald die Koppelspannung erfasst ist, kann vorgesehen sein, dass die elektrische Kopplung mit der Auswerteeinheit wieder aufgehoben wird. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, dass im ersten Schritt die Parallelschaltung auch die Auswerteeinheit umfasst. Dies kann zum Beispiel vorteilhaft sein, wenn die Auswerteeinheit selbst eine gewisse parasitäre Kapazität aufweist. Diese elektrische Kopplung kann mit dem Ende des ersten Schritts aufgehoben werden. Der erste Schritt ermöglicht somit im Wesentlichen eine Art Initialisierung, bei der vorzugsweise die Referenzkapazität und das Sensorelement sowie gegebenenfalls auch ein Eingangs- beziehungsweise Erfassungsanschluss des Analog-Digital-Wandlers auf einen vorgegebenen Anfangszustand in Bezug auf eine elektrische Aufladung gebracht werden können. Der vorgegebene Ladungszustand ist beispielsweise durch die erste elektrische Spannung bestimmt. Die Nutzung der Koppelspannung kann es unter anderem ermöglichen, Daten in Bezug auf einen Wert der Kapazität des Sensorelements ermitteln zu können.The evaluation unit can also include a coupling unit by means of which the respective coupling states of the sensor element and the reference capacitance can be realized. For this purpose, the coupling unit can have corresponding switching elements, which are preferably electronic switching elements, for example, transistors or the like. It can be provided that the evaluation unit is only electrically coupled to the sensor element, which is connected in parallel with the reference capacitance, in the third step for detecting the coupling voltage. As soon as the coupling voltage is detected, the electrical coupling with the evaluation unit can be removed again. Furthermore, it is of course possible that the parallel connection also includes the evaluation unit in the first step. This can be advantageous, for example, if the evaluation unit itself has a certain parasitic capacitance. This electrical coupling can be removed at the end of the first step. The first step thus essentially enables a kind of initialization in which preferably the reference capacitance and the sensor element, and optionally also an input or detection connection of the analog-to-digital converter, can be brought to a predetermined initial state with respect to an electrical charge. The predetermined charge state is determined, for example, by the initial electrical voltage. Using the coupling voltage can, among other things, make it possible to determine data relating to the capacitance value of the sensor element.

Durch zusätzliches Vorsehen der Schritte vier und fünf, bei denen das Sensorelement in Reihe zur Referenzkapazität geschaltet ist, können unter anderem durch Auswerten der Teilspannung zusätzliche Daten gewonnen werden, die es ermöglichen, das Bestimmen der manuellen Betätigung weiter zu verbessern. Insbesondere können Störeinflüsse weitere reduziert werden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass vor Durchführen der Schritte vier und fünf zunächst der Schritt eins wiederholt wird. Die Referenzkapazität und das Sensorelement sowie gegebenenfalls auch der Eingangsanschluss des Analog-Digital-Wandler können dadurch vorzugsweise in den gleichen Anfangszustand wie vor der Durchführung der Schritte zwei und drei gebracht werden. Bei Bedarf könnte jedoch auch vorgesehen sein, hier einen abweichenden Anfangszustand zu nutzen, indem zum Beispiel die erste elektrische Spannung vor der Durchführung der Schritte vier und fünf geändert wird. Weitere Abweichungen sind dem Grunde nach denkbar, sofern sie nicht die erfindungsgemäße Verfahrensführung stören.By additionally providing steps four and five, in which the sensor element is connected in series with the reference capacitor, additional data can be obtained, for example, by evaluating the partial voltage. This allows for further improvement in determining manual actuation. In particular, interference can be further reduced. For this purpose, it is provided that step one is repeated before steps four and five are performed. This preferably brings the reference capacitor and the sensor element, as well as optionally the input connection of the analog-to-digital converter, to the same initial state as before steps two and three. If necessary, however, it would also be possible to use a different initial state, for example, by changing the initial electrical voltage before steps four and five are performed. Further deviations are conceivable in principle, provided they do not disrupt the process according to the invention.

Die Koppelspannung und die Teilspannung werden vorzugsweise dann erfasst, wenn Ausgleichsvorgänge im Wesentlichen abgeklungen sind. Zu diesem Zweck ist es möglich, die jeweilige elektrische Spannung über einen vorgebbaren Zeitraum zu erfassen und das Erfassen durch die Auswerteeinheit erst dann vorzunehmen, wenn eine zeitliche Spannungsänderung kleiner als ein vorgegebener Erfassungsvergleichswert ist. Zu diesem Zweck kann eine separate Änderungserfassungseinheit vorgesehen sein, die ein Erfassungssignal an den Analog-Digital-Wandler abgeben kann. Bei Empfang des Erfassungssignals kann der Analog-Digital-Wandler das Erfasen der jeweiligen elektrischen Spannung aktivieren.The coupling voltage and the partial voltage are preferably detected when transient processes have largely subsided. For this purpose, it is possible to detect the respective electrical voltage over a predefined period and only initiate detection by the evaluation unit when the voltage change over time is less than a predefined reference value. A separate change detection unit can be provided for this purpose, which can send a detection signal to the analog-to-digital converter. Upon receiving the detection signal, the analog-to-digital converter can activate the detection of the respective electrical voltage.

Für die weitere Verfahrensführung ist vorgesehen, dass die Teilspannung erfasst wird. Dies erfolgt im fünften Schritt. Zu diesem Zweck kann gemäß einer ersten Option die elektrische Spannung am Sensorelement erfasst werden. Auf dieser Basis kann durch geeignetes Auswerten mittels der Auswerteeinheit die manuelle Betätigung des Sensorelements bestimmt werden. Dem Grunde nach ist es jedoch gemäß einer zweiten Option alternativ auch möglich, die elektrische Spannung an der Referenzkapazität zu erfassen. Auch auf dieser Basis kann durch geeignetes Auswerten mittels der Auswerteeinheit die manuelle Betätigung des Sensorelements bestimmt werden. Darüber hinaus können auch beide möglichen Teilspannungen erfasst und bei der weiteren Auswertung berücksichtigt werden. Auf Basis der Koppelspannung sowie wenigstens einer der möglichen Teilspannungen kann die weitere Auswertung erfolgen, um die manuelle Betätigung zu bestimmen.For the further course of the process, the partial voltage is to be detected. This takes place in the fifth step. For this purpose, according to one option, the electrical voltage at the sensor element can be detected. Based on this, the manual actuation of the sensor element can be determined by suitable evaluation using the evaluation unit. Alternatively, according to a second option, it is also possible to detect the electrical voltage at the reference capacitor. Based on this as well, the manual actuation of the sensor element can be determined by suitable evaluation using the evaluation unit. The coupling voltage can be determined. Furthermore, both possible partial voltages can be recorded and considered in further analysis. Based on the coupling voltage and at least one of the possible partial voltages, further analysis can be performed to determine manual operation.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass abhängig von der Teilspannung und der Koppelspannung eine elektrische Differenzspannung bestimmt wird. Das Bestimmen der Differenzspannung kann vorzugsweise mittels der Auswerteeinheit erfolgen. Dem Grunde nach kann das Ermitteln der Differenzspannung jedoch auch durch eine separate Differenzeinheit realisiert sein, die mit der Auswerteeinheit in Kommunikationsverbindung steht. Die Differenzspannung kann auf einfache Weise weiterverarbeitet werden, um die manuelle Betätigung des Sensorelements bestimmen zu können. Bei der Auswertung können jedoch ergänzend zumindest teilweise auch die Teilspannung oder die Koppelspannung berücksichtigt werden.According to an advantageous embodiment, it is proposed that an electrical differential voltage be determined depending on the partial voltage and the coupling voltage. Determining the differential voltage can preferably be done using the evaluation unit. However, in principle, determining the differential voltage can also be achieved by a separate differential unit that communicates with the evaluation unit. The differential voltage can be easily processed further to determine the manual actuation of the sensor element. During the evaluation, the partial voltage or the coupling voltage can also be taken into account, at least partially.

Besonders günstig erweist es sich, wenn die erste elektrische Spannung null beträgt, das heißt 0 V. Dadurch sind die Referenzkapazität und das Sensorelement hinsichtlich der elektrischen Kapazitäten jeweils im entladenen Zustand. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn jeweils im ersten Schritt zugleich auch die Auswerteeinheit beziehungsweise ein Eingang der Auswerteeinheit zum Erfassen der jeweiligen Spannung mit der ersten elektrischen Spannung, die null beträgt, entladen werden kann. Dies erweist sich zum Beispiel als vorteilhaft, wenn dieser Eingang der Auswerteeinheit den Analog-Digital-Wandler aufweist, der in der Regel kapazitive Eigenschaften aufweist. Dadurch kann die Genauigkeit weiter verbessert werden.It is particularly advantageous if the initial electrical voltage is zero, i.e., 0 V. This ensures that both the reference capacitance and the sensor element are in a discharged state with respect to their electrical capacitances. It is especially beneficial if, in the first step, the evaluation unit, or at least one input of the evaluation unit used to detect the respective voltage, can also be discharged with this initial zero voltage. This is advantageous, for example, if this input of the evaluation unit includes the analog-to-digital converter, which typically exhibits capacitive properties. This further improves accuracy.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zweite und die dritte elektrische Spannung gleich sind. Auch dies erleichtert die weitere Auswertung und es kann ohne zusätzlichen separaten Aufwand für die Bereitstellung von unterschiedlichen elektrischen Spannungen auf einfache Weise eine kostengünstige schnelle Verfahrensführung erreicht werden. Die zweite und/oder die dritte elektrische Spannung kann zum Beispiel eine Versorgungsspannung für die Auswerteeinheit sein. Es kann aber auch eine separate Spannungsquelle vorgesehen sein.It is further proposed that the second and third electrical voltages be the same. This also simplifies further evaluation and allows for a cost-effective and rapid process without the additional, separate effort of providing different electrical voltages. The second and/or third electrical voltage could, for example, be a supply voltage for the evaluation unit. However, a separate voltage source could also be used.

Vorzugsweise werden die mit der Auswerteeinheit erfassten elektrischen Spannungen digitalisiert und das Bestimmen der manuellen Betätigung wird zumindest teilweise mittels digitaler Signalverarbeitung realisiert. Vorzugsweise werden diese Funktionen zumindest teilweise mittels der Auswerteeinheit realisiert. Die Nutzung der digitalen Signalverarbeitung ermöglicht es, eine hohe Zuverlässigkeit, insbesondere in Bezug auf Störungen oder dergleichen erreichen zu können. Zugleich besteht die Möglichkeit, komplexe Funktionalitäten bei der Auswerteeinheit beim Auswerten zu realisieren, ohne dass ein besonders großer hardwaretechnischer Schaltungsaufwand erforderlich wäre. Die Auswerteeinheit weist diesbezüglich vorzugsweise zumindest eine programmgesteuerte Rechnereinheit auf.Preferably, the electrical voltages detected by the evaluation unit are digitized, and the determination of manual actuation is implemented at least partially by means of digital signal processing. These functions are preferably implemented at least partially by the evaluation unit. The use of digital signal processing makes it possible to achieve high reliability, particularly with regard to interference or similar issues. At the same time, it allows for the implementation of complex functionalities in the evaluation unit without requiring a particularly large amount of hardware circuitry. In this respect, the evaluation unit preferably includes at least one program-controlled computer unit.

In der vorliegenden Offenbarung kann eine Rechnereinheit beispielsweise als ein Datenverarbeitungsgerät mit Verarbeitungsschaltkreisen verstanden werden. Eine Rechnereinheit kann also Rechenoperationen durchführen, um Daten zu verarbeiten. Die Rechenoperationen können auch indizierte Zugriffe auf eine Datenstruktur, beispielsweise eine Nachschlagetabelle, LUT (englisch: look-up table), umfassen.In the present disclosure, a computing unit can be understood, for example, as a data processing device with processing circuits. A computing unit can therefore perform arithmetic operations to process data. These arithmetic operations can also include indexed access to a data structure, such as a lookup table (LUT).

Die Rechnereinheit kann insbesondere einen oder mehrere Computer, einen oder mehrere Mikrocontroller und/oder einen oder mehrere integrierte Schaltkreise, beispielsweise einen oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise, ASIC ASIC (englisch: application-specific integrated circuit), ein oder mehrere feldprogrammierbare Gate-Arrays, FPGA, und/oder ein oder mehrere Einchipsysteme, SoC (englisch: system on a chip), umfassen. Die Rechnereinheit kann auch einen oder mehrere Prozessoren enthalten, beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere Zentraleinheiten, CPU (englisch: central processing unit), eine oder mehrere Grafikverarbeitungseinheiten, GPU (englisch: graphics processing unit), und/oder einen oder mehrere Signalprozessoren, insbesondere einen oder mehrere digitale Signalprozessoren, DSP. Die Rechnereinheit kann auch einen physischen oder virtuellen Cluster von Computern Rechnern oder andere der genannten Einheiten umfassen.The computing unit may, in particular, comprise one or more computers, one or more microcontrollers, and/or one or more integrated circuits, for example, one or more application-specific integrated circuits (ASICs), one or more field-programmable gate arrays (FPGAs), and/or one or more systems on a chip (SoCs). The computing unit may also include one or more processors, for example, one or more microprocessors, one or more central processing units (CPUs), one or more graphics processing units (GPUs), and/or one or more signal processors, in particular one or more digital signal processors (DSPs). The computing unit may also comprise a physical or virtual cluster of computers or other units of the aforementioned type.

Die Rechnereinheit kann auch eine oder mehrere Hardware- und/oder Software-Schnittstellen und/oder eine oder mehrere Speichereinheiten beinhalten. Dabei kann eine Speichereinheit als flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als dynamischer Direktzugriffsspeicher, DRAM (englisch: dynamic random access memory), oder statischer Direktzugriffsspeicher, SRAM (englisch: static random access memory), oder als nichtflüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als Festwertspeicher, ROM (englisch: read-only memory), programmierbarer Festwertspeicher PROM, (englisch: programmable read-only memory), ausgeführt sein, ein löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EPROM (englisch: erasable programmable read-only memory), ein elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher, EEPROM (englisch: electrically erasable programmable read-only memory), ein Flash-Speicher oder Flash-EEPROM, ein ferroelektrischer Direktzugriffsspeicher, FRAM (englisch: ferromagnetic random access memory), ein magnetoresistiver Direktzugriffsspeicher, MRAM (englisch: magnetoresistive random access memory), oder ein Phasenwechsel-Direktzugriffsspeicher, PCRAM (englisch: phase-change random access memory).The computing unit can also include one or more hardware and/or software interfaces and/or one or more memory units. A memory unit can be implemented as volatile data storage, for example as dynamic random access memory (DRAM) or static random access memory (SRAM), or as non-volatile data storage, for example as read-only memory (ROM), programmable read-only memory (PROM), erasable programmable read-only memory (EPROM), or electrically erasable programmable read-only memory (EDR). value storage, EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), a flash memory or flash EEPROM, a ferroelectric random access memory, FRAM (ferromagnetic random access memory), a magnetoresistive random access memory, MRAM (magnetoresistive random access memory), or a phase-change random access memory, PCRAM (phase-change random access memory).

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die manuelle Betätigung zumindest teilweise abhängig von der Differenzspannung bestimmt wird. Dadurch kann auf eine einfache Weise eine Auswertung realisiert werden. Die Nutzung der Differenzspannung ist eine Möglichkeit, die Genauigkeit des Bestimmens der manuellen Betätigung deutlich zu verbessern. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, weitere Parameter beziehungsweise erfasste Werte für das Bestimmen der manuellen Betätigung zu berücksichtigen, so zum Beispiel eine Umgebungstemperatur, eine Umgebungsfeuchtigkeit, ein Luftdruck und/oder dergleichen. Dies erlaubt es, die Zuverlässigkeit des Bestimmens der manuellen Betätigung weiter zu verbessern.It is further proposed that the manual actuation be determined, at least partially, based on the differential voltage. This allows for a simple evaluation. Using the differential voltage is one way to significantly improve the accuracy of determining the manual actuation. Furthermore, it is possible to consider other parameters or recorded values for determining the manual actuation, such as ambient temperature, humidity, air pressure, and/or the like. This allows for further improvements in the reliability of determining the manual actuation.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Differenzspannung mit wenigstens einem ersten Vergleichswert verglichen wird, um die manuelle Betätigung zu bestimmen. Dabei nutzt die Erfindung unter anderem den Gedanken, dass die Differenzspannung im Betätigungsfall größer als in einem Nichtbetätigungsfall sein kann. Somit kann auf einfache Weise die manuelle Betätigung bestimmt werden. Der erste Vergleichswert kann ein fest vorgegebener Wert sein. Es kann jedoch auch ein Wert sein, der abhängig von Umgebungsparametern wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck und/oder dergleichen verändert werden kann. Darüber hinaus kann der Vergleichswert auch unter Berücksichtigung eines Detektionsverlaufs über einen vorgegebenen Zeitraum bedarfsweise angepasst werden, um die Funktionalität des Detektierens der manuellen Betätigung weiter zu verbessern. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass eine manuelle Betätigung erkannt wird, wenn die Differenzspannung größer als der erste Vergleichswert ist.Preferably, it is proposed that the differential voltage be compared with at least one first reference value to determine manual actuation. The invention utilizes, among other things, the concept that the differential voltage can be greater when actuation is occurring than when it is not. Thus, manual actuation can be easily determined. The first reference value can be a fixed, predetermined value. However, it can also be a value that can be changed depending on environmental parameters such as temperature, humidity, air pressure, and/or the like. Furthermore, the reference value can also be adjusted as needed, taking into account a detection profile over a predetermined period, to further improve the functionality of detecting manual actuation. Preferably, manual actuation can be detected when the differential voltage is greater than the first reference value.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Differenzspannung mit wenigstens einem zweiten Vergleichswert verglichen wird, um die manuelle Betätigung zu bestimmen, wobei der zweite Vergleichswert unterschiedlich zum ersten Vergleichswert ist. Vorzugsweise ist der zweite Vergleichswert größer als der erste Vergleichswert. Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass durch den ersten und den zweiten Vergleichswert ein Bereich bestimmt werden kann, der angibt, dass eine Betätigung vorliegt, wenn die Differenzspannung zwischen dem ersten und dem zweiten Vergleichswert ist. Dadurch kann die Zuverlässigkeit weiter verbessert werden. Insbesondere können Störungen erkannt werden, die zu Differenzspannungen führen, die durch eine manuelle Betätigung im Regelfall nicht erreicht werden können sollten. Die Zuverlässigkeit kann dadurch weiter verbessert werden.It is further proposed that the differential voltage be compared with at least one second reference value to determine manual actuation, wherein the second reference value differs from the first. Preferably, the second reference value is greater than the first. This refinement has the advantage that a range can be determined from the first and second reference values, indicating that actuation has occurred when the differential voltage is between the first and second reference values. This further improves reliability. In particular, disturbances that lead to differential voltages which should not normally be reached by manual actuation can be detected. This further improves reliability.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass zumindest die Koppelspannung oder die Teilspannung mit wenigstens einem dritten Vergleichswert verglichen werden, um die manuelle Betätigung zu bestimmen. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Funktionalität der Sensoreinrichtung selbst überwacht werden kann. Eine Koppelspannung oder eine Teilspannung, die kleiner als der dritte Vergleichswert ist, kann als fehlerhaft bestimmt werden. Es kann dann zum Beispiel eine Störungsmeldung abgegeben werden, beispielsweise - sofern anwendbar - an eine übergeordnete Fahrzeugsteuerung. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Wert null für die Koppelspannung oder die Teilspannung zu einer Störungsmeldung führt. Diese Störungsmeldung kann zum Beispiel auch an einen Führer des Kraftfahrzeugs oder einen Nutzer der Sensoreinrichtung ausgegeben werden. Es kann vorgesehen sein, dass für die Koppelspannung oder die Teilspannung durch den dritten Vergleichswert ein Mindestwert vorgegeben wird. Dem Grunde nach besteht jedoch auch die Möglichkeit, den dritten Vergleichswert zu nutzen, um zum Beispiel zu prüfen, dass die Koppelspannung oder die Teilspannung größer als der dritte Vergleichswert sind. Auch in diesem Fall wäre eine Störungsmeldung denkbar, die angibt, dass die Koppelspannung oder die Teilspannung zu groß sind.Furthermore, it is proposed that at least the coupling voltage or the partial voltage be compared with at least one third reference value to determine manual activation. This allows the functionality of the sensor device itself to be monitored. A coupling voltage or partial voltage that is lower than the third reference value can be identified as faulty. A fault message can then be issued, for example, to a higher-level vehicle control system, if applicable. For instance, a value of zero for the coupling voltage or partial voltage could trigger a fault message. This fault message could also be issued to a driver of the vehicle or a user of the sensor device. It could be provided that a minimum value for the coupling voltage or partial voltage is specified by the third reference value. However, it is also possible to use the third reference value to check, for example, that the coupling voltage or partial voltage is higher than the third reference value. In this case, too, a fault message indicating that the coupling voltage or partial voltage is too high would be conceivable.

Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn eine Abfolge der vorhergehenden Verfahrensschritte in wenigstens einem zeitlich folgenden Zyklus wiederholt wird. Vorteilhaft können natürlich mehrere Zyklen vorgesehen sein, so dass zum Beispiel eine Art Oversampling realisiert werden kann. Dies ermöglicht es, die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Verfahrensführung weiter zu verbessern. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass für das Bestimmen der manuellen Betätigung zum Beispiel 4, 8, 16, 32 oder 64 Zyklen vorgesehen werden. Liegt eine digitale Signalverarbeitung vor, können die mit diesen Zyklen ermittelten Werte zum Beispiel der Differenzspannung auf einfache Weise summiert werden, wobei dann der summierte Wert für die weitere Signalverarbeitung durch die Auswerteeinheit berücksichtigt wird.It is particularly advantageous to repeat a sequence of the preceding process steps in at least one subsequent cycle. Of course, multiple cycles can be advantageously provided, allowing, for example, a type of oversampling. This makes it possible to further improve the reliability and accuracy of the process control. For instance, 4, 8, 16, 32, or 64 cycles can be provided for determining the manual actuation. If digital signal processing is used, the values determined with these cycles, such as the differential voltage, can be easily summed, with the summed value then being used for further signal processing by the evaluation unit.

Die für das Verfahren der Erfindung angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen auch für das erfindungsgemäße Rechnerprogrammprodukt, den erfindungsgemäßen rechnerlesbaren Datenträger, die erfindungsgemäße Auswerteeinheit, die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt. Verfahrensmerkmale können somit auch als Vorrichtungsmerkmale und umgekehrt formuliert sein.The advantages and effects specified for the method of the invention also apply equally to the computer program product according to the invention, the computer-readable data carrier according to the invention, the evaluation unit according to the invention, and the sensor device according to the invention. as well as the motor vehicle according to the invention and vice versa. Process features can therefore also be formulated as device features and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darüber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder abweichen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures, and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description, as well as those mentioned below in the description of the figures and/or shown in the figures alone, can be used not only in the combinations specified but also in other combinations without departing from the scope of the invention. Thus, embodiments of the invention that are not explicitly shown and explained in the figures but can be derived and generated from the explained embodiments by separate combinations of features are also to be considered disclosed. Embodiments and combinations of features that do not exhibit all the features of an originally formulated independent claim are also to be considered disclosed. Furthermore, embodiments and combinations of features, particularly those described above, that go beyond or deviate from the combinations of features described in the cross-references of the claims are to be considered disclosed.

Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For use cases or application situations that may arise during the procedure and are not explicitly described here, it may be provided that, according to the procedure, an error message and/or a request for user feedback is issued and/or a default setting and/or a predetermined initial state is set.

Dabei zeigen:

1 in einer schematischen Schaltbilddarstellung eine Sensoreinrichtung mit einer Referenzkapazität und einem kapazitiven Sensorelement zum Bestimmen einer manuellen Betätigung durch einen Nutzer,
2 in einer vereinfachten schematischen Schaltbilddarstellung aus 1 einen Schritt der Verfahrensdurchführung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung mittels der Sensoreinrichtung gemäß 1,
3 in einer vereinfachten schematischen Schaltbilddarstellung aus 1 einen weiteren Schritt der Verfahrensdurchführung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung mittels der Sensoreinrichtung gemäß 1,
4 in einer vereinfachten schematischen Schaltbilddarstellung aus 1 noch einen weiteren Schritt der Verfahrensdurchführung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung mittels der Sensoreinrichtung gemäß 1,
5 in einer vereinfachten schematischen Schaltbilddarstellung aus 1 einen weiteren Schritt der Verfahrensdurchführung zum Bestimmen einer manuellen Betätigung mittels der Sensoreinrichtung gemäß 1,
6 in einer schematischen Diagrammdarstellung Spannungsverläufe zum Ermitteln einer Koppelspannung und einer Teilspannung,
7 in einer schematischen Schaltbilddarstellung wie 1 einen Zyklus eines Verfahrens zum Bestimmen einer manuellen Betätigung, und
8 in einem schematischen Flussdiagramm einen Verfahrensablauf zum Bestimmen einer manuellen Betätigung mit der Sensoreinrichtung gemäß 1.

This shows:

1 in a schematic circuit diagram representation a sensor device with a reference capacitance and a capacitive sensor element for determining manual activation by a user,
2 in a simplified schematic circuit diagram representation 1 a step in the procedure for determining manual actuation using the sensor device according to 1 ,
3 in a simplified schematic circuit diagram representation 1 a further step in the procedure for determining manual actuation using the sensor device according to 1 ,
4 in a simplified schematic circuit diagram representation 1 one further step in the procedure for determining manual actuation using the sensor device according to 1 ,
5 in a simplified schematic circuit diagram representation 1 a further step in the procedure for determining manual actuation using the sensor device according to 1 ,
6 In a schematic diagram representation, voltage curves are shown to determine a coupling voltage and a partial voltage.
7 in a schematic circuit diagram representation such as 1 a cycle of a procedure for determining a manual actuation, and
8 in a schematic flowchart a procedure for determining a manual actuation with the sensor device according to 1 .

1 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung eine Sensoreinrichtung 10 mit einer elektrischen Referenzkapazität 2 und einem kapazitiven Sensorelement 1 zum Bestimmen einer manuellen Betätigung durch einen nicht dargestellten Nutzer, beispielsweise einem Insassen eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, wenn die Sensoreinrichtung 10 in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Die Sensoreinrichtung 10 weist ferner eine Auswerteeinheit 3 auf, die ihrerseits eine Koppeleinheit 7 aufweist, die zum steuerbaren elektrischen Koppeln des kapazitiven Sensorelements 1, der Referenzkapazität 2 und der Auswerteeinheit 3, und zwar einem internen Anschluss 19 eines Analog-Digital-Wandlers 4 der Auswerteeinheit 3, dient. Vorliegend ist die Koppeleinheit 7 in der Auswerteeinheit 3 integral erfasst. Dem Grunde nach besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Koppeleinheit 7 in alternativen Ausgestaltungen als separate Koppeleinheit vorgesehen ist. 1 Figure 10, shown in a schematic circuit diagram, comprises a sensor device 10 with an electrical reference capacitor 2 and a capacitive sensor element 1 for detecting manual actuation by a user (not shown), for example, an occupant of a motor vehicle (also not shown), when the sensor device 10 is installed in a motor vehicle. The sensor device 10 further includes an evaluation unit 3, which in turn has a coupling unit 7. This coupling unit 7 serves to controllably connect the capacitive sensor element 1, the reference capacitor 2, and the evaluation unit 3 to an internal connection 19 of an analog-to-digital converter 4 of the evaluation unit 3. In this particular design, the coupling unit 7 is integrated into the evaluation unit 3. However, in alternative configurations, the coupling unit 7 could also be provided as a separate coupling unit.

Die Koppeleinheit 7 weist Schaltelemente 25, 26, 27 auf, die vorliegend ihrerseits elektronische Schaltelemente aufweisen, die beispielsweise durch Transistoren gebildet sein können. Mittels der Schaltelemente 25, 26, 27 kann vorliegend eine Schaltfunktionalität realisiert werden.The coupling unit 7 comprises switching elements 25, 26, 27, which in turn comprise electronic switching elements, such as transistors. A switching functionality can be implemented using the switching elements 25, 26, 27.

Das Sensorelement 1 ist in dieser Ausgestaltung durch eine berührbare Folie gebildet, die in nicht weiter dargestellter Weise derart angeordnet ist, sodass sie vom Nutzer zum Durchführen einer Betätigung mittels eines Fingers betätigt werden kann. Die Betätigung kann vorliegend in Form einer Berührung vorgesehen sein. In alternativen Ausgestaltungen kann das Sensorelement 1 jedoch auch dazu vorgesehen sein, alternativ oder ergänzend durch einen anderen Körperteil des Nutzers betätigt zu werden.In this embodiment, the sensor element 1 is formed by a touchable film, which is arranged in a manner not shown in further detail, such that it can be actuated by the user with a finger. Actuation can be provided in the form of touch. In alternative embodiments, however, the sensor element 1 can also be provided to be actuated alternatively or additionally by to be operated by another part of the user's body.

Die Auswerteeinheit 3 ist vorliegend als integrale Einheit ausgebildet und weist unter anderem Anschlüsse 11, 28, 29, 30, 31 auf. Zwischen den Anschlüssen 28, 29 ist die Referenzkapazität 2 angeschlossen. Am Anschluss 30 ist ein elektrisches Bezugspotenzial 5 angeschlossen, welches vorliegend eine Schaltungsmasse ist. Zwischen dem Bezugspotenzial 5 und dem Anschluss 31 ist eine Spannungsquelle 6 angeschlossen, die in der vorliegenden Ausgestaltung unter anderem auch der elektrischen Energieversorgung der Auswerteeinheit 3 für den bestimmungsgemäßen Betrieb dient. Zwischen dem Anschluss 29 und dem Bezugspotenzial 5 ist ferner das Sensorelement 1 angeschlossen. Am Anschluss 11 gibt die Auswerteinheiten 3 ein Auswertesignal abhängig vom Bestimmen der manuellen Betätigung ab. Der Anschluss 11 kann mit einer übergeordneten, nicht dargestellten Fahrzeugsteuerung des Kraftfahrzeugs elektrisch gekoppelt sein, die das Auswertesignal auswertet und für eine Steuerungsfunktion nutzt.The evaluation unit 3 is designed as an integral unit and has, among other things, connections 11, 28, 29, 30, and 31. The reference capacitor 2 is connected between connections 28 and 29. An electrical reference potential 5, which in this case is a circuit ground, is connected to connection 30. A voltage source 6 is connected between the reference potential 5 and connection 31, which, in this configuration, also serves, among other things, to supply the electrical power to the evaluation unit 3 for its intended operation. The sensor element 1 is also connected between connection 29 and the reference potential 5. The evaluation unit 3 outputs an evaluation signal at connection 11, depending on whether manual actuation has been determined. Connection 11 can be electrically coupled to a higher-level vehicle control unit (not shown) of the motor vehicle, which evaluates the evaluation signal and uses it for a control function.

Das Schaltelement 25 ist mit den Anschlüssen 28, 30, 31 elektrisch verbunden und stellt durch seine Schaltfunktion eine Umschaltung der elektrischen Verbindung jeweils zwischen den Anschlüssen 30, 28 oder 31, 28 her. Darüber hinaus ist für das Schaltelement 25 ergänzend eine weitere Schaltstellung vorgesehen, in der keine elektrische Verbindung vorliegt. Entsprechend ist das Schaltelement 26 ausgebildet, welches eine entsprechende Schaltfunktionalität zwischen den Anschlüssen 29, 30, 31 realisiert. Abhängig vom Schaltzustand des Schaltelements 26 wird eine elektrische Verbindung entweder zwischen den Anschlüssen 29, 30 oder zwischen den Anschlüssen 29, 31 hergestellt. Darüber hinaus ist auch für das Schaltelement 26 ergänzend eine weitere Schaltstellung vorgesehen, in der keine elektrische Verbindung vorliegt. Das dritte Schaltelement 27 ist im Wesentlichen entsprechend den Schaltelementen 25, 26 ausgebildet, sodass abhängig vom Schaltzustand eine elektrische Verbindung zwischen dem internen Anschluss 19 des Analog-Digital-Wandlers 4 und jeweils einem der Anschlüsse 31, 30 hergestellt werden kann. Abhängig vom Schaltzustand wird die elektrische Verbindung somit entweder zwischen den Anschlüssen 19, 30 oder zwischen den Anschlüssen 19, 31 hergestellt. Auch hier ist ein weiterer Schaltzustand vorgesehen, in dem keine elektrische Verbindung vorliegt.Switching element 25 is electrically connected to terminals 28, 30, and 31, and its switching function establishes a change in the electrical connection between terminals 30 and 28 or 31 and 28. In addition, switching element 25 has a further switching position in which no electrical connection is present. Switching element 26 is configured accordingly, implementing a corresponding switching function between terminals 29, 30, and 31. Depending on the switching state of switching element 26, an electrical connection is established either between terminals 29 and 30 or between terminals 29 and 31. Switching element 26 also has a further switching position in which no electrical connection is present. The third switching element 27 is essentially configured in accordance with switching elements 25 and 26, so that, depending on the switching state, an electrical connection can be established between the internal terminal 19 of the analog-to-digital converter 4 and either terminal 31 or 30. Depending on the switching state, the electrical connection is thus established either between terminals 19 and 30 or between terminals 19 and 31. A further switching state is also provided in which no electrical connection exists.

Die Auswerteeinheit 3 weist den Analog-Digital-Wandler 4 auf, der den Eingangsanschluss 19 zum Erfassen eines Spannungssignals aufweist. Der Analog-Digital-Wandler 4 ist digitalseitig an eine Rechnereinheit 9 der Auswerteeinheit 3 angeschlossen. Die Rechnereinheit 9 bestimmt durch Auswerten der mittels des Analog-Digital-Wandler 4 erfassten elektrischen Spannungen die Betätigung des Sensorelements 1 durch den Nutzer und gibt ein entsprechendes Auswertesignal am Anschluss 11 aus.Evaluation unit 3 includes analog-to-digital converter 4, which has input terminal 19 for acquiring a voltage signal. The analog-to-digital converter 4 is digitally connected to a computer unit 9 of evaluation unit 3. By evaluating the electrical voltages acquired by the analog-to-digital converter 4, the computer unit 9 determines whether the user has activated sensor element 1 and outputs a corresponding evaluation signal at terminal 11.

Die zuvor beschriebene Schaltungsstruktur kann natürlich bedarfsweise angepasst beziehungsweise geändert werden. So können die Schaltelemente 25, 26, 27 zum Beispiel auch durch Paare von einzelnen Schaltelementen gebildet sein, die lediglich eine Einschaltfunktionalität bereitstellen.The circuit structure described above can of course be adapted or modified as needed. For example, the switching elements 25, 26, 27 can also be formed by pairs of individual switching elements that only provide a switching-on functionality.

In den 2 bis 5 sind vereinfachte Ausschnitte der schematischen Schaltbilddarstellung gemäß 1 dargestellt, um die Verfahrensführung zum Bestimmen der manuellen Betätigung mittels der Sensoreinrichtung 10 gemäß 1 zu erläutern. Die Funktionalität gemäß der Verfahrensführung geht vorliegend davon aus, dass die Referenzkapazität 2 und das Sensorelement 1 jeweils im entladenen Zustand sind, deren Spannungen also null betragen. In einem ersten Schritt 20 werden daher das Sensorelement 1 und die Referenzkapazität 2 elektrisch parallelgeschaltet und auf eine erste elektrische Spannung eingestellt, die vorliegend null beträgt. Dies ist ein Ausgangszustand für den zweiten Schritt 21, wie er in 2 dargestellt ist.In the 2 to 5 These are simplified excerpts of the schematic circuit diagram representation according to 1 illustrated to demonstrate the procedure for determining manual actuation using the sensor device 10 according to 1 to explain. The functionality according to the procedure assumes that the reference capacitor 2 and the sensor element 1 are each in a discharged state, i.e., their voltages are zero. In a first step 20, the sensor element 1 and the reference capacitor 2 are therefore connected electrically in parallel and set to a first electrical voltage, which in this case is zero. This is an initial state for the second step 21, as described in 2 is shown.

Im zweiten Schritt 21 wird die Parallelschaltung unterbrochen und das Sensorelement 1 wird auf eine zweite elektrische Spannung eingestellt, die vorliegend der durch die Spannungsquelle 6 bereitgestellte Spannung entspricht. Es versteht sich, dass das Unterbrechen der Parallelschaltung natürlich zeitlich vor dem Einstellen auf die zweite elektrische Spannung erfolgt. In diesem Schritt ist die Referenzkapazität 2 elektrisch entkoppelt vom Sensorelement 1, weshalb die elektrische Spannung an der Referenzkapazität 2 weiterhin null beträgt, wohingegen die elektrische Spannung am Sensorelement 1 der der Spannungsquelle 6 entspricht.In the second step 21, the parallel circuit is interrupted and the sensor element 1 is set to a second electrical voltage, which in this case corresponds to the voltage provided by the voltage source 6. It is understood that the interruption of the parallel circuit naturally occurs before the setting to the second electrical voltage. In this step, the reference capacitor 2 is electrically decoupled from the sensor element 1, which is why the electrical voltage across the reference capacitor 2 remains zero, whereas the electrical voltage across the sensor element 1 corresponds to that of the voltage source 6.

In einem folgenden Schritt 22 werden das Sensorelement 1 und die Referenzkapazität 2 erneut elektrisch parallelgeschaltet. Wie aus 3 ersichtlich ist, wird das Sensorelement 1 hierzu auch zuvor beziehungsweise zugleich von der Spannungsquelle 6 getrennt. Aufgrund der Parallelschaltung stellt sich eine elektrische Koppelspannung 16 (6) ein, die mittels der Auswerteinheit 3, insbesondere des Analog-Digital-Wandlers 4 erfasst werden kann. Zu diesem Zweck kann der Analog-Digital-Wandler 4 mit der Parallelschaltung elektrisch verbunden werden. Dies ermöglicht das Schaltelement 27, welches in den entsprechenden Schaltzustand geschaltet wird, in dem eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss 19 und dem Anschluss 29 hergestellt ist.In a subsequent step 22, the sensor element 1 and the reference capacitor 2 are again electrically connected in parallel. As shown in the diagram... 3 As can be seen, the sensor element 1 is also disconnected from the voltage source 6 beforehand or simultaneously. Due to the parallel connection, an electrical coupling voltage 16 is established ( 6 ) which can be detected by means of the evaluation unit 3, in particular the analog-to-digital converter 4. For this purpose, the analog-to-digital converter 4 can be electrically connected to the parallel circuit. This is made possible by the switching element 27, which is switched to the corresponding switching state in which an electrical connection is established between terminal 19 and terminal 29.

4 zeigt den folgenden Schritt 20, der dazu dient, die Referenzkapazität 2 und das Sensorelement 1 erneut parallelzuschalten und zu entladen. Zu diesem Zweck werden die Schaltelemente 25, 26 in die jeweiligen Schaltpositionen geschaltet, sodass die jeweiligen Anschlüsse 28, 29 mit dem Anschluss 30 gekoppelt sind. In dieser Stellung werden die Kapazitäten entladen, sodass deren Spannungen im Wesentlichen etwa null betragen. 4 shows the following step 20, which serves to determine the reference capacitance 2 and the sensor. Element 1 is reconnected in parallel and discharged. For this purpose, switching elements 25 and 26 are switched to their respective positions, so that terminals 28 and 29 are connected to terminal 30. In this position, the capacitors are discharged, so that their voltages are essentially zero.

In einem vierten Schritt 23 (8) werden das Sensorelement 1 und die Referenzkapazität 2 miteinander elektrisch in Reihe geschaltet. Dies wird mittels der Schaltelemente 25, 26 realisiert, in dem nunmehr mittels des Schaltelements 25 eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 28, 31 hergestellt wird und mittels des Schaltelements 26 der Anschluss 29 freigeschaltet wird, sodass keine elektrische Verbindung zu den Anschlüssen 30, 31 besteht. Dadurch wird die Reihenschaltung mittels der Spannungsquelle 6 auf die entsprechende Spannung aufgeladen.In a fourth step 23 ( 8 The sensor element 1 and the reference capacitor 2 are electrically connected in series. This is achieved by means of the switching elements 25 and 26, whereby switching element 25 establishes an electrical connection between terminals 28 and 31, and switching element 26 disconnects terminal 29, thus removing the electrical connection to terminals 30 and 31. The series circuit is then charged to the corresponding voltage by means of the voltage source 6.

In einem fünften Schritt 24 wird mittels der Auswerteeinheit 3, insbesondere Analog-Digital-Wandlers 4 eine elektrische Teilspannung 17 der Reihenschaltung erfasst, und zwar vorliegend die elektrische Spannung des Sensorelements 1. Zu diesem Zweck wird das Schaltelement 27 in die entsprechende Schaltstellung geschaltet, sodass eine elektrische Verbindung zwischen den Anschlüssen 19, 29 hergestellt ist. Mittels der erfassten Koppelspannung 16 und der erfassten Teilspannung 17 bestimmt die Rechnereinheit 9 die manuelle Betätigung. Dies zeigt 6.In a fifth step 24, the evaluation unit 3, in particular the analog-to-digital converter 4, detects a partial electrical voltage 17 of the series circuit, specifically the electrical voltage of the sensor element 1. For this purpose, the switching element 27 is switched to the corresponding switching position, so that an electrical connection is established between the terminals 19 and 29. Using the detected coupling voltage 16 and the detected partial voltage 17, the computer unit 9 determines the manual actuation. This shows 6 .

6 zeigt in einer schematischen Diagrammdarstellung Spannungsverläufe zum Ermitteln der Koppelspannung 16 und der Teilspannung 17. Die Abszisse ist der Zeit zugeordnet, wohingegen die Ordinate der Spannung zugeordnet ist. 6 The schematic diagram shows voltage curves for determining the coupling voltage 16 and the partial voltage 17. The abscissa is assigned to time, whereas the ordinate is assigned to voltage.

In einem Zeitabschnitt von null bis t₁ ist in 6 dargestellt, wie sich die Koppelspannung 16 ergibt. Ein Graph 12 zeigt den zeitlichen Verlauf der elektrischen Spannung am Sensorelement 1, wohingegen ein Graph 13 den entsprechenden Spannungsverlauf an der Referenzkapazität 2 zeigt. Zum Zeitpunkt t₁ haben sich die beiden elektrischen Spannungen aufgrund der Parallelschaltung angeglichen, sodass die Parallelschaltung die Koppelspannung 16 bereitstellt.In a time interval from zero to t ₁ , in 6 The diagram illustrates how the coupling voltage 16 is generated. Graph 12 shows the time course of the electrical voltage at sensor element 1, while graph 13 shows the corresponding voltage course at reference capacitor 2. At time _t1, the two electrical voltages have equalized due to the parallel connection, so that the parallel connection provides the coupling voltage 16.

Zum Zeitpunkt t₁ wird zunächst der Schritt 20 erneut durchgeführt. Anschließend werden dann die Schritte 23 und 24 durchgeführt. Hier zeigt ein Graph 14 den Spannungsverlauf an der Referenzkapazität 2, wohingegen ein Graph 15 den Spannungsverlauf am Sensorelement 1 zeigt. Zu einem Zeitpunkt t₂ haben sich die Spannungen eingestellt, sodass die Teilspannung 17 bestimmt werden kann.At time _t1, step 20 is repeated. Then, steps 23 and 24 are performed. Graph 14 shows the voltage profile across the reference capacitor 2, while graph 15 shows the voltage profile across the sensor element 1. At time _t2, the voltages have stabilized, allowing the partial voltage 17 to be determined.

Die Teilspannung 17 und auch die Koppelspannung 16 werden jeweils mit der mit dem Analog-Digital-Wandler 4 erfasst. Die Rechnereinheit 9 bestimmt eine Differenzspannung 18 aus der Teilspannung 17 und der Koppelspannung 16. Die Differenzspannung 18 wird mittels der Rechnereinheit 9 mit einem vorgegebenen Vergleichswert verglichen. Sobald Differenzspannung 18 größer als der vorgegebene Vergleichswert ist, wird dies als manuelle Betätigung erkannt und ein entsprechendes Auswertesignal beziehungsweise Betätigungssignal am Anschluss 11 ausgegeben.The partial voltage 17 and the coupling voltage 16 are each measured by the analog-to-digital converter 4. The processing unit 9 determines a differential voltage 18 from the partial voltage 17 and the coupling voltage 16. The differential voltage 18 is compared by the processing unit 9 with a predefined reference value. As soon as the differential voltage 18 is greater than the predefined reference value, this is recognized as manual operation and a corresponding evaluation signal or actuation signal is output at terminal 11.

7 zeigt in einer schematischen Schaltbilddarstellung wie 1 einen Zyklus des Verfahrens, wie es zuvor beschrieben worden ist, um eine manuelle Betätigung zu bestimmen. Die anhand der 2 bis 5 erläuterten Schritte sind hier noch einmal aufeinanderfolgend dargestellt. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Übergang zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schritten, bei dem kurzzeitig die Anschlüsse 19, 29, 30 in einen deaktivierten Modus geschaltet werden, in dem diese Anschlüsse keine elektrische Verbindung haben. Hierzu können die Schaltelemente 25, 26, 27 in die entsprechenden Schaltstellungen geschaltet werden. 7 shows in a schematic circuit diagram how 1 a cycle of the procedure as previously described to determine manual actuation. Based on the 2 to 5 The steps described above are shown again here in sequence. Reference symbol 8 denotes a transition between two successive steps, during which terminals 19, 29, 30 are briefly switched to a deactivated mode in which these terminals have no electrical connection. For this purpose, switching elements 25, 26, 27 can be switched to the corresponding switching positions.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der zuvor anhand von 7 beschriebene Zyklus beziehungsweise die zuvor beschriebene Abfolge der Verfahrensschritte 20 bis 24 in wenigstens einem zeitlich folgenden Zyklus wiederholt wird. Es können zum Beispiel 4, 8, 16, 30 oder auch 64 Wiederholungen vorgesehen sein. Dadurch kann nach Art eines Oversamplings die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Detektion der manuellen Betätigung verbessert werden. Gleichwohl ist es möglich, trotz wiederholter Zyklen, beispielsweise bei 64 Zyklen eine Reaktionszeit von etwa 320 µs bis etwa 640 µs zu erreichen, wodurch die Detektionsgeschwindigkeit erheblich reduziert werden kann.In a further embodiment, it is envisaged that the previously used method of 7 The described cycle, or the previously described sequence of process steps 20 to 24, is repeated in at least one subsequent cycle. For example, 4, 8, 16, 30, or even 64 repetitions can be provided. This allows for an improvement in the reliability and accuracy of the manual actuation detection, similar to oversampling. However, despite repeated cycles, for example with 64 cycles, it is possible to achieve a reaction time of approximately 320 µs to approximately 640 µs, which can significantly reduce the detection speed.

8 zeigt in einem schematischen Flussdiagramm eine Ausgestaltung für einen Verfahrensablauf zum Bestimmen einer manuellen Betätigung mit der Sensoreinrichtung gemäß 1. Aus 8 ist die für die vorliegende Verfahrensführung erforderliche zeitliche Abfolge der Verfahrensschritte 20 bis 24 eines Zyklusses dargestellt. Bei mehreren aufeinanderfolgenden Zyklen wird der in 8 dargestellte Ablauf für jeden weiteren Zyklus wiederholt. 8 shows in a schematic flowchart a configuration for a process flow for determining a manual actuation with the sensor device according to 1 . Out of 8 The temporal sequence of process steps 20 to 24 of a cycle, required for the present procedure, is shown. For several consecutive cycles, the sequence is shown in 8 The process shown is repeated for each subsequent cycle.

Die Figurenbeschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und soll diese nicht beschränken.The description of the figures serves solely to explain the invention and is not intended to limit it.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/151 904 A2 [0003, 0004]
DE 10 2022 104 117 A1 [0004]

Claims

A method for determining manual actuation of a capacitive sensor element (1), wherein in a first step (20) the sensor element (1) and an electrical reference capacitor (2) are electrically connected in parallel and set to a first electrical voltage, in a second step (21) the parallel connection is interrupted and the sensor element (1) is set to a second electrical voltage which is different from the first electrical voltage, and in a third step (22) the sensor element (1) and the reference capacitor (2) are again electrically connected in parallel to provide an electrical coupling voltage (16) for detection by an evaluation unit (3), characterized in that the first step (20) is repeated, in a fourth step (23) the sensor element (1) and the reference capacitor (2) are electrically connected in series with each other, the series connection is set to a third electrical voltage, and in a fifth step (24) an electrical partial voltage (17) of the series connection, namely at least the electrical voltage of the sensor element (1) or of the reference capacitor (2), is set by means of the evaluation unit (3). is recorded, whereby the manual actuation is determined depending on the partial voltage (17) and the coupling voltage (16).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that an electrical differential voltage (18) is determined depending on the partial voltage (17) and the coupling voltage (16).

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the manual actuation is determined at least partially depending on the differential voltage (18).

Procedure according to Claim 2 or 3 , characterized in that the differential voltage (18) is compared with at least one first reference value to determine the manual actuation.

Procedure according to one of the Claims 2 until 4 , characterized in that the differential voltage (18) is compared with at least one second reference value to determine the manual actuation, wherein the second reference value is different from the first reference value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first electrical voltage is zero.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second and the third electrical voltage are the same.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical voltages recorded by the evaluation unit (3) are digitized and the determination of the manual actuation is realized at least partially by means of digital signal processing.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least the coupling voltage (16) or the partial voltage (17) is compared with at least one third reference value.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a sequence of the preceding method steps is repeated in at least one subsequent cycle.

A computer program product with program code means, which are stored in particular in a computer-readable medium, in order to carry out a method for determining a manual actuation of a capacitive sensor element (1), in a first step (20) to cause an electrical parallel connection of the sensor element (1) and an electrical reference capacitance (2) and to set it to a first electrical voltage, in a second step (21) to cause an interruption of the parallel connection and to set the sensor element (1) to a second electrical voltage which is different from the first electrical voltage, and in a third step (22) to cause another electrical parallel connection of the sensor element (1) and the reference capacitance (2) in order to provide an electrical coupling voltage (16) for detection by an evaluation unit (3), to repeat the first step (20), in a fourth step to cause an electrical series connection (23) of the sensor element (1) and the reference capacitance (2) and to set the series connection to a third electrical voltage, and in a fifth step (24) To detect an electrical partial voltage (17) of the series circuit, namely at least the electrical voltage of the sensor element (1) or the reference capacitance (2), by the evaluation unit (3), and/or to control the evaluation unit (3) in such a way that it determines the manual actuation depending on the partial voltage (17) and the coupling voltage (16) when the computer program product is executed on a computer unit of an evaluation unit.

Computer-readable data carrier on which a computer program product is stored, at least according to Claim 11 is stored.

Evaluation unit (3) for determining manual actuation of a capacitive sensor element (1), wherein the evaluation unit (3) is configured to, in a first step (20), electrically connect the sensor element (1) and an electrical reference capacitor (2) in parallel and adjust them to a first electrical voltage, in a second step (21) to interrupt the parallel connection and adjust the sensor element (1) to a second electrical voltage which is different from the first electrical voltage, and in a third step (22) to electrically connect the sensor element (1) and the reference capacitor (2) in parallel again to provide an electrical coupling voltage (16) and to detect the coupling voltage (16) provided by the sensor element (1) electrically connected in parallel with the reference capacitor (2), characterized in that the evaluation unit (3) is further configured to repeat the first step (20), in a fourth step (23) to electrically connect the sensor element (1) and the reference capacitor (2) in series, adjust the series connection to a third electrical voltage, and in a fifth step (24) to detect an electrical partial voltage (17) of the series circuit, namely at least the electrical voltage of the sensor element (1) or the reference capacitance (2), and to determine the manual actuation depending on the partial voltage (17) and the coupling voltage (16).

Sensor device (10) for determining manual actuation, comprising a capacitive sensor element (1), an electrical reference capacitance (2), an evaluation unit (3) and a coupling unit (7) at least for controllable electrical coupling of the capacitive sensor element (1), the reference capacitance (2) and the evaluation unit (3), characterized in that the evaluation unit (3) according to Claim 13 is trained.

Motor vehicle with a sensor device (10) for determining manual operation by a vehicle occupant, characterized in that the sensor device (10) according to Claim 14 is trained.