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1、10申请公布号CN104081162A43申请公布日20141001CN104081162A21申请号201380007246522申请日20130201102012201498520120202DEG01D5/0220060171申请人罗伯特博世有限公司地址德国斯图加特72发明人F韦格林G拉梅尔M弗尔斯特74专利代理机构永新专利商标代理有限公司72002代理人郭毅54发明名称操作设备和用于运行操作设备的方法57摘要提出一种操作设备、尤其用于电设备和/或电子设备的操作设备，所述操作设备具有基本元件和相对于所述基本元件能够围绕操纵轴手动旋转的操纵元件，其中，所述操作设备还包括用于探测所述操纵元件。
2、围绕所述操纵轴的运动的传感器单元，其中，所述传感器单元包括加速度传感器。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014073086PCT国际申请的申请数据PCT/EP2013/0520742013020187PCT国际申请的公布数据WO2013/113896DE2013080851INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104081162ACN104081162A1/1页21一种操作设备1、尤其用于电设备和/或电子设备10的操作设备1，所述操作设备具有基本元件2和相对于所述基本元件2可围。
3、绕操纵轴100手动旋转的操纵元件3，其中，所述操作设备1还包括用于探测所述操纵元件3围绕所述操纵轴100的运动的传感器单元4，其特征在于，所述传感器单元4包括加速度传感器5。2根据权利要求1所述的操作设备1，其中，所述加速度传感器5包括至少双轴的加速度传感器5，其传感轴在垂直于所述操纵轴100的传感面101中延伸，其中，所述传感面101至少在所述操作设备1的应用情形中基本上平行于重力场102地延伸。3根据权利要求2所述的操作设备1，其中，所述操纵轴100鉴于所述传感面101基本上延伸穿过所述加速度传感器5中心。4根据权利要求2或3中任一项所述的操作设备1，其中，所述至少双轴的加速度传感器5配置。
4、用于在所述操纵元件3的旋转期间测量所述重力加速度102，其中，所述操作设备1具有与所述双轴的加速度传感器5耦合的分析处理单元6，所述分析处理单元配置用于确定所述操纵元件2相对于所述重力加速度102的方向的旋转。5根据权利要求4所述的操作设备1，其中，所述分析处理单元6具有用于对所述加速度传感器5的传感器信号进行滤波的低通滤波器。6根据以上权利要求中任一项所述的操作设备1，其中，所述操纵元件3相对于所述基本元件2能够平行于所述操纵轴100手动地平移地运动并且所述加速度传感器5包括三轴的加速度传感器5，其中，借助所述加速度传感器5的垂直于所述传感面101的另一个传感轴能够探测所述操纵元件3的平行于。
5、所述操纵轴100的加速度。7根据以上权利要求中任一项所述的操作设备1，其中，所述操纵元件3能够相对于所述基本元件2围绕分别与所述操纵轴100和所述重力场102基本上垂直地延伸的倾斜轴103手动地倾斜，其中，所述加速度传感器5包括用于测量所述操纵元件3围绕所述倾斜轴103的倾斜运动的三轴的加速度传感器5。8一种用于运行根据以上权利要求中任一项所述的操作设备1的方法，其特征在于，由所述加速度传感器5探测所述操纵元件3围绕所述操纵轴100的旋转。9根据权利要求8所述的方法，其中，借助所述加速度传感器5测量所述重力加速度102，其中，借助分析处理单元来确定所述操纵元件3相对于所述重力加速度102的方向。
6、的取向。10根据权利要求8或9中任一项所述的方法，其中，借助所述加速度传感器5测量所述操纵元件3的平行于所述操纵轴100的平移运动，和/或，其中，借助所述加速度传感器5测量所述操纵元件3围绕分别与所述操纵轴100和所述重力加速度102垂直的倾斜轴103的倾斜运动。权利要求书CN104081162A1/4页3操作设备和用于运行操作设备的方法技术领域0001本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的操作设备。背景技术0002普遍已知所述操作设备。例如由出版文献EP0842822A2已知一种操作钮，所述操作钮具有可相对于所述壳体旋转的操纵元件。这种旋钮例如用于车辆音响等等。操纵元件通常机械地与电位器耦。
7、合，其中，通过电位计将旋钮的旋转位置转换成相应的电信号，以便例如借助旋钮调节车辆音响的音强。不利的是，电位计具有滑动接触部，所述滑动接触部位随着时间的推移磨损。发明内容0003根据本发明的操作设备和根据本发明的根据并列权利要求的用于运行操作设备的方法相对于现有技术具有以下优点一方面不需要磨损的滑动接触，而另一方面实现相对低成本且省电的操作设备。所述优点通过将加速度传感器用作传感器单元来实现，因为加速度传感器具有相对低价的、紧凑的且省电的部件，其实际上不遭受磨损现象。此外，在使用加速度传感器时，需要更少的力耗费来旋转操纵元件，从而能够实现舒适的操作。此外，加速度传感器能够实现操纵元件相对于基本元。
8、件的旋转运动的更精准的测量。通过这种方式尤其能够实现电设备和/或电子设备例如音响设备、计算机、通信设备、导航设备、电子的车辆操作系统等等的操作，其中，使用加速度传感器的传感器信号作为用于电设备和/或电子设备的控制信号。加速度传感器尤其包括实施为MEMS部件MICROELECTROMECHANICALSYSTEM微机电系统的微机械加速度传感器，其在标准半导体制造工艺中制造。加速度传感器优选具有衬底、尤其硅衬底和借助弹簧可相对于衬底运动地悬挂的振动质量SEISMISCHEMASSE。在作用于传感器的外部加速度的情况下振动质量由于惯性力相对于衬底偏转，其中，容性地分析处理所述偏转。特别地，将通过偏转。
9、引起的在衬底固定的固定电极与振动质量的相应的相反电极之间的电容变化转换成正比于所述偏转的传感器信号。0004由从属权利要求以及参考附图的说明书可得到本发明的有利的构型和扩展方案。0005根据一种优选的实施方式设置，加速度传感器包括至少双轴的加速度传感器，其传感轴在垂直于操纵轴的传感面中延伸，其中，所述传感面至少在操作设备的应用情形中基本上平行于重力场地延伸。加速度传感器尤其测量在传感面内地球的重力场的方向。在操纵元件旋转时仅仅传感面旋转，而重力场的定向始终保持相同。通过以下方式记录操纵元件的旋转在加速度系统的参考系统中并且在传感面内重力场的方向围绕操纵轴活动。操纵轴鉴于传感面优选基本上延伸穿过。
10、加速度传感器中心，从而在操纵元件旋转时由加速度传感器的两个测量轴有关操纵轴产生对称的传感器信号。0006根据一种优选实施方式设置，至少双轴的加速度传感器配置用于在操纵元件的旋转期间测量重力加速度，其中，操作设备具有与加速度传感器耦合的分析处理单元，所述分说明书CN104081162A2/4页4析处理单元配置用于确定操纵元件相对于重力加速度的方向的旋转。优选地，借助分析处理单元通过反正切函数和/或函数“ATAN2X,Y”来计算操纵元件围绕操纵轴所旋转的旋转角其中，“X”和“Y”表示双轴的加速度传感器的两个测量轴。在此，将双轴的加速度传感器的笛卡尔坐标X,Y换算成极坐标，以便能够直接确定旋转角在此。
11、，函数“ATAN2X,Y”计算旋转角所述旋转角正切是由“X”和“Y”构成的商，其中，尤其有00070008在此，函数“ATAN2X,Y”能够有利地实现相应象限中的旋转角的计算。0009根据一种优选的实施方式设置，分析处理单元具有用于对加速度传感器的传感器信号进行滤波的低通滤波器。操作设备因此以有利的方式变得相对于振荡稳健。替代地，也可以考虑，低通滤波器直接集成到加速度传感器中。0010根据一种优选的实施方式设置，操纵元件相对于基本元件能够平行于操纵轴手动地平移地运动并且加速度传感器包括三轴的加速度传感器，其中，借助加速度传感器的垂直于传感面的另一个传感轴能够探测操纵元件的平行于操纵轴的加速度。。
12、以有利的方式，通过平移运动实现附加的操作功能性，所述平移运动同样借助在此三轴构造的加速度传感器探测。在此，操作设备优选不仅作为旋钮、而且作为压力开关起作用。0011根据一种的优选实施方式设置，操纵元件能够相对于基本元件围绕分别与操纵轴和重力场基本上垂直地延伸的倾斜轴手动地倾斜，其中，加速度传感器包括用于测量操纵元件围绕倾斜轴的倾斜运动的三轴的加速度传感器。以有利的方式，通过倾斜运动实现附加的操作功能性，所述倾斜运动同样借助在此三轴构造的加速度传感器探测。在此，操作设备优选不仅作为旋钮、而且作为倾斜开关起作用。可以考虑，操作设备还作为压力开关起作用并且操纵元件可以平移移动。0012本发明的另一个。
13、主题是用于运行操作设备的方法，其中，由加速度传感器探测操纵元件围绕操纵轴的旋转。特别地，根据所探测的旋转产生正比于所述旋转的传感器信号，所述传感器信号用于控制电设备和/或电子设备。以有利的方式，仅仅根据加速度传感器的传感器信号来探测并且量化旋转，从而不需要磨损的滑动接触并且能够实现相对低成本的并且省电的操作设备。0013根据一种实施方式设置，借助加速度传感器测量重力加速度，其中，借助分析处理单元来确定操纵元件相对于重力加速度的方向的取向。对此优选地，借助分析处理单元通过反正切函数和/或函数“ATAN2X,Y”来计算操纵元件围绕操纵轴所旋转的旋转角其中，“X”和“Y”表示双轴的加速度传感器的两个。
14、测量轴。特别地，将双轴的加速度传感器的说明书CN104081162A3/4页5笛卡尔坐标换算成极坐标，以便能够直接确定旋转角0014根据一种优选的实施方式设置，借助加速度传感器测量操纵元件的平行于操纵轴的平移运动，和/或，其中，借助加速度传感器测量操纵元件相对于分别与操纵轴和重力加速度垂直的倾斜轴的倾斜运动。因此，优选地实现附加的操作功能性，而不需要附加的传感器单元。0015在示图中示出并且在随后的描述中作进一步阐述本发明的实施例。附图说明0016附图示出0017图1根据本发明的第一实施方式的操作设备的示意图；0018图2根据本发明的第二实施方式的操作设备的示意图；0019图3根据本发明的第三。
15、实施方式的操作设备的示意图。具体实施方式0020在不同的附图中，相同的部件设有相同的参考标记并且因此通常也分别仅仅命名或提到一次。0021在图1中示出根据本发明的第一实施方式的操作设备1的示意图。操作设备1具有待通过用户用手操作的操纵元件3，所述操纵元件相对于构造为滑动轴承的基本元件2可以围绕操纵轴100旋转。操纵元件3通过轴7旋转固定地与印制电路板8耦合，其中，在印制电路板8上设置以至少双轴的微机械的加速度传感器5形式的传感器单元4。加速度传感器5通过印制电路板8和柔韧的电导线9例如柔性带导线FLEXBANDLEITUNG与分析处理单元6耦合，其中，分析处理单元6设置在设备印制电路板11上。。
16、操作设备1尤其用于操作或者控制电设备和/或电子设备未示出。此外，操纵元件3具有止挡12，所述止挡与固定的相对止挡13共同作用，以便将操纵元件3相对于基本元件2的旋转限制在所限定的最大程度、例如270度上。通过这种方式，还防止导线9的撕裂ABREIEN。滑动轴优选具有一定的摩擦，用于实现对于用户而言触觉舒适的旋转并且向用户传递以下感觉操纵元件的旋转调整的无意滑动是不可能的。0022如此设置加速度传感器5，使得通过加速度传感器5的两个测量轴展开的传感面101基本上平行于重力场102并且垂直于操纵轴100地延伸。重力加速度1G102始终施加在加速度传感器5上，所述重力加速度的方向由加速度传感器5测量。
17、。在旋转操纵元件3时，加速度传感器5随之转动，从而由加速度传感器5来看重力加速度102的方向在传感面101中围绕操纵轴100活动。由分析处理单元6将有关两个测量轴的相应的传感器信号从笛卡尔坐标换算成极坐标，以便能够确定操纵元件3所旋转的旋转角然后，根据所述旋转角尤其产生控制信号来控制电设备和/或电子设备。电设备和/或电子设备包括例如音响设备、计算机、通信设备、导航设备、电子的车辆操作系统等等。优选借助函数“ATAN2X,Y”实现极坐标的计算，其中，“X”和“Y”表示两个测量轴。在此，函数“ATAN2X,Y”计算旋转角所述旋转角的正切是由“X”和“Y”构成的商，其中，尤其有0023说明书CN10。
18、4081162A4/4页60024为了使操作装置1对于振荡不敏感，或者在加速度传感器5自身中或者在分析处理单元6中设置低通。由此，也有利地降低传感器信号中的噪声。为了防止调节在相邻值之间的所不期望的“跳动”，也可以在分析处理单元6中实现滞后阈，以便自确定的量值起调节的变化才有效。换言之传感器信号的变化必须超过确定的量值，以便在控制信号中也考虑所述变化。0025在图2中示出根据本发明的第二实施方式的操作设备1的示意图。第二实施方式基本上相应于图1中示出的第一实施方式，其中，在区别于第一实施方式的第二实施方式中将三轴的加速度传感器5实现为传感器单元4。此外，仍可以相对于基本元件2沿着操纵轴100、。
19、尤其与弹力或者结构的弹性相反地附加地移动操纵元件3。附加的第三测量轴同样平行于操纵轴100延伸，从而操纵元件3的沿着操纵轴100的加速度产生相应的附加的传感器信号。所述附加的传感器信号同样用于控制电设备和/或电子设备。可以考虑，在此产生抽头信号TAPSIGNAL。尤其在低通滤波器和/或滞后阈值滤波之前分析处理所述相应的附加的传感器信号。可以考虑，对此使用集成在加速度传感器5中的中断功能性，当超过阈值时，所述中断功能性产生或者输出中断。0026在图3中示出根据本发明的第三实施方式的操作设备1的示意图。第三实施方式基本上相应于图1中示出的第一实施方式，其中，在区别于第一实施方式的第三实施方式中再次将三轴的加速度传感器5实施为传感器单元4并且操纵元件3相对于基本元件2可以围绕倾斜轴103附加地倾斜。倾斜轴103例如垂直于重力场102和操纵元件100地延伸。所述附加的第三测量轴平行于操纵轴100地延伸，从而基于操纵元件3围绕倾斜轴103的倾斜可以探测出操纵元件3的沿着操纵轴100的加速度。通过这种方式能够识别操纵元件3的两个或者多个倾斜级，其能够实现操纵设备的其他功能。也可以考虑，设置围绕倾斜轴103的无级的倾斜。说明书CN104081162A1/3页7图1说明书附图CN104081162A2/3页8图2说明书附图CN104081162A3/3页9图3说明书附图CN104081162A。