電輸入鍵的制作方法
【專利摘要】一種電輸入鍵，具有一操作面和多個(gè)分別設(shè)計(jì)為用于在觸摸所述操作面時(shí)產(chǎn)生位移信號(hào)的位移傳感器，以及一用于分析所述位移信號(hào)和用于輸出所確定的開關(guān)狀態(tài)的分析單元，其中所述輸入鍵（1）包括至少一個(gè)模擬位移傳感器（5）和至少一個(gè)數(shù)字位移傳感器（6），以及一校準(zhǔn)裝置（11），所述校準(zhǔn)裝置用于根據(jù)所測(cè)得的所述數(shù)字位移傳感器（6）的位移信號(hào)來校準(zhǔn)所述模擬位移傳感器（5），其中，分析單元（8）設(shè)計(jì)為用于根據(jù)被校準(zhǔn)的和所測(cè)得的位移信號(hào)實(shí)施自診斷。
【專利說明】電輸入鍵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電輸入鍵，具有一操作面和多個(gè)分別設(shè)計(jì)為用于在觸摸所述操作面時(shí)產(chǎn)生位移信號(hào)的位移傳感器以及一用于分析所述位移信號(hào)和用于輸出所確定的開關(guān)狀態(tài)的分析單元。
【背景技術(shù)】
[0002]這樣的輸入鍵例如在機(jī)動(dòng)車中用于在線控?fù)Q擋切換操作時(shí)輸入換擋期望。輸入鍵的位移傳感裝置可以冗余地設(shè)計(jì)，其方法是采用多個(gè)數(shù)字傳感器——例如微型開關(guān)。
[0003]由DE102008015910A1已知一種電輸入鍵，在其操作時(shí)同時(shí)對(duì)多個(gè)開關(guān)進(jìn)行切換/開關(guān)。可能的功能故障可以借助于診斷例行程序確定。為此產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，其被施加于一個(gè)或多個(gè)開關(guān)上并且由控制單元進(jìn)行分析。
[0004]具有數(shù)字位移傳感器的電輸入鍵也是已知的，其中例如使用三個(gè)數(shù)字開關(guān)。通過所述三個(gè)數(shù)字開關(guān)中的兩個(gè)的信號(hào)來探測(cè)確定的切換狀態(tài)或狀態(tài)轉(zhuǎn)換，從而單個(gè)數(shù)字開關(guān)的功能故障未受影響地保持。這樣的常規(guī)的、具有多重的冗余的數(shù)字位移傳感器的電輸入鍵然而也具有缺點(diǎn)。由于不可避免的機(jī)械公差，在輸入鍵或換擋輸入單元中使用的位移傳感器具有不同的開關(guān)點(diǎn)。如果輸入鍵或另一個(gè)輸入元件僅僅被如此地操作，使得不是所有的位移傳感器進(jìn)行切換，那么還未切換的位移傳感器被以錯(cuò)誤的方式診斷為損壞。在整個(gè)使用壽命中可以由于機(jī)械構(gòu)件的磨損而導(dǎo)致位移傳感器的切換點(diǎn)的移動(dòng)，其可以導(dǎo)致在各個(gè)傳感器之間的開關(guān)點(diǎn)差異的增大。由此可以導(dǎo)致各個(gè)位移傳感器的上述錯(cuò)誤診斷的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明的目的在于，給出一種電輸入鍵，其能通過冗余的位移傳感裝置診斷并且相對(duì)于機(jī)械公差和開關(guān)點(diǎn)的移動(dòng)是盡可能不敏感的。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明在開始所述類型的電輸入鍵中設(shè)定，該輸入鍵包括至少一個(gè)模擬位移傳感器和至少一個(gè)數(shù)字位移傳感器，以及一校準(zhǔn)裝置，該校準(zhǔn)裝置用于根據(jù)所測(cè)得的數(shù)字位移傳感器的位移信號(hào)來校準(zhǔn)模擬位移傳感器，其中，分析單元設(shè)計(jì)為用于根據(jù)被校準(zhǔn)的和所測(cè)得的位移信號(hào)實(shí)施自診斷。另選地也可以根據(jù)所測(cè)得的另一模擬位移傳感器的位移信號(hào)校準(zhǔn)模擬位移傳感器。這樣的輸入鍵具有至少兩個(gè)模擬位移傳感器。
[0007]本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí):如果輸入鍵包括至少一個(gè)模擬位移傳感器和至少一個(gè)另外的位移傳感器，那么可以獲得一種特別可靠的冗余的電輸入鍵。借助于校準(zhǔn)裝置基于所測(cè)得的另外的位移傳感器的位移信號(hào)校準(zhǔn)所述模擬位移傳感器，其中可以涉及一數(shù)字位移傳感器或另一個(gè)模擬位移傳感器。所述分析單元設(shè)計(jì)為用于實(shí)施自診斷，其中將校準(zhǔn)的位移信號(hào)與當(dāng)前的所測(cè)得的位移信號(hào)相互比較，以便探測(cè)確定的開關(guān)狀態(tài)。通過將校準(zhǔn)的位移信號(hào)與所測(cè)得的位移信號(hào)進(jìn)行比較可以確定偏差并且在必要時(shí)可以確定存在的功能故障。
[0008]在本發(fā)明的范圍中可以設(shè)定，電輸入鍵的一個(gè)數(shù)字位移傳感器設(shè)計(jì)為微型開關(guān)或設(shè)計(jì)為數(shù)字霍爾傳感器或設(shè)計(jì)為數(shù)字磁阻式傳感器。以微型開關(guān)形式的數(shù)字位移傳感器具有的優(yōu)點(diǎn)在于，所述數(shù)字位移傳感器是低成本的并且可以在開關(guān)時(shí)產(chǎn)生聽覺上可感覺的信號(hào)。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的電輸入鍵中，所述至少一個(gè)模擬位移傳感器可以設(shè)計(jì)為電感式傳感器或設(shè)計(jì)為電容式傳感器或設(shè)計(jì)為模擬霍爾傳感器或設(shè)計(jì)為模擬磁阻式傳感器。模擬位移傳感器具有的優(yōu)點(diǎn)在于，所述模擬位移傳感器對(duì)于沿其操作路徑的每個(gè)點(diǎn)提供一個(gè)模擬位移信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的電輸入鍵包括至少一個(gè)模擬位移傳感器以及至少另一位移傳感器，利用至少一個(gè)模擬位移傳感器實(shí)施校準(zhǔn)，而至少另一位移傳感器可以設(shè)計(jì)為數(shù)字或模擬位移傳感器。
[0010]所述位移信號(hào)優(yōu)選可以是電壓，然而另選地所述位移信號(hào)也可以是電流、電容或磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0011]本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案設(shè)定，所述電輸入鍵的校準(zhǔn)裝置設(shè)計(jì)為用于在第一次觸摸所述操作面時(shí)和/或在確定數(shù)量的開關(guān)過程之后校準(zhǔn)所述模擬位移傳感器。優(yōu)選地在第一次操作輸入鍵時(shí)進(jìn)行模擬位移傳感器的校準(zhǔn)或自校準(zhǔn)。為此可以檢測(cè)和分析第一次手動(dòng)操作或確定數(shù)量的操作。根據(jù)模擬位移傳感器的該所測(cè)得的測(cè)量值進(jìn)行校準(zhǔn)，從而可以監(jiān)控?cái)?shù)字位移傳感器的位移信號(hào)。
[0012]在本發(fā)明的范圍中也包括，對(duì)于模擬位移傳感器的校準(zhǔn)，確定位移信號(hào)——特別是電壓一在接通和斷開時(shí)的限值，在超過或低于該限值時(shí)能通過該分析單元輸出故障信號(hào)。這些限值具有“校準(zhǔn)界限(Kalibriergrenze)”的功能,從而能僅僅在模擬位移傳感器的所確定的值域中確定校準(zhǔn)值。一旦通過分析單元輸出故障信號(hào)，那么可以將該故障信號(hào)通過數(shù)據(jù)輸出端和/或診斷輸出端傳送給分析單元或傳送到另一裝置。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)改進(jìn)方案，校準(zhǔn)裝置可以設(shè)計(jì)為用于根據(jù)開關(guān)過程的統(tǒng)計(jì)分析來校準(zhǔn)模擬位移傳感器。這樣的統(tǒng)計(jì)分析可以在運(yùn)行期間實(shí)施，其中可以識(shí)別模擬位移傳感器的開關(guān)點(diǎn)與另一個(gè)模擬位移傳感器或數(shù)字位移傳感器之間的差異。假如識(shí)別到開關(guān)點(diǎn)的漂移，則可以相應(yīng)地調(diào)整模擬位移傳感器的校準(zhǔn)值。
[0014]在本發(fā)明的范圍中也可以設(shè)定，模擬位移傳感器的校準(zhǔn)包括:根據(jù)數(shù)字位移傳感器的被校準(zhǔn)的位移信號(hào)來確定用于位移信號(hào)——特別是電壓一一在接通和斷開時(shí)的值域。因此在校準(zhǔn)時(shí)首先檢測(cè)例如電壓作為數(shù)字位移傳感器的位移信號(hào)，在該基礎(chǔ)上在接通和斷開時(shí)確定用于模擬位移傳感器的位移信號(hào)或電壓的值域。如果在根據(jù)本發(fā)明的電輸入鍵中，模擬位移傳感器的電壓在所述值域之外，那么可以通過分析單元輸出故障信號(hào)。
[0015]此外本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車。根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車的特征在于，其具有至少一個(gè)所述類型的電輸入鍵。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]根據(jù)實(shí)施例參照附圖闡明本發(fā)明的有利的優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。附圖是示意性的圖示并且示出:
[0017]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的電輸入鍵的截面視圖；以及[0018]圖2示出圖表，其中標(biāo)注了電壓作為用于模擬位移傳感器和數(shù)字位移傳感器的位移信號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在圖1中示意性地在截面視圖中示出的電輸入鍵I包括一操作面2，該操作面在基體3上被彈性地支承。在下壓操作面2時(shí)壓縮螺旋彈簧4，在螺旋彈簧4被釋放之后，操作面2自動(dòng)返回到其起始位置中。
[0020]此外輸入鍵I包括模擬位移傳感器5和數(shù)字位移傳感器6。然而其它使用兩個(gè)模擬位移傳感器或兩個(gè)以上的位移傳感器的實(shí)施例也是可能的。原則上，輸入鍵包括至少一個(gè)模擬位移傳感器和至少一個(gè)另外的位移傳感器(模擬的或數(shù)字的)。
[0021]在該不出的實(shí)施例中，模擬位移傳感器5是一種電感式傳感器,其與磁體7共同作用。在操作面2移動(dòng)時(shí)，磁體7接近模擬位移傳感器5，由此產(chǎn)生電壓作為位移信號(hào)。該電壓被提供給分析單元8。以相同的方式，數(shù)字位移傳感器6在操作面2移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電壓作為位移信號(hào)，其同樣被提供給分析單元8。分析單元8經(jīng)由線路與用于校準(zhǔn)的校準(zhǔn)裝置11連接。
[0022]分析單元8經(jīng)由輸出信號(hào)線路12與裝置13連接，所述裝置可以承擔(dān)不同的任務(wù)。屬于這些任務(wù)的有:故障數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、將分析的位移信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)到另一裝置或分析單元8的重新編程裝置，為此目的附加地設(shè)有診斷-和編程信號(hào)線路14，其連接分析單元8與裝置
13。然而線路14也可以被集成到輸出信號(hào)線路12中。
[0023]電輸入鍵I的模擬位移傳感器5和數(shù)字位移傳感器6這樣設(shè)置在操作面2的下側(cè)與基體3的支承面之間，使得其測(cè)量路徑基本上與操作面2的操作同步地改變。分析單元8診斷兩個(gè)由位移傳感器5、6產(chǎn)生的電壓信號(hào)并且經(jīng)由輸出信號(hào)線路12輸出輸入鍵I的確定的開關(guān)狀態(tài)。在第一次操作電輸入鍵I時(shí)首先實(shí)施模擬位移傳感器5的校準(zhǔn)。在第一次操作時(shí)確定模擬位移傳感器5的相應(yīng)于數(shù)字位移傳感器6的開關(guān)點(diǎn)的測(cè)量值。
[0024]在圖2的圖表中，直線15表示數(shù)字位移傳感器6的經(jīng)校準(zhǔn)的接通點(diǎn)。直線16表示數(shù)字位移傳感器6的經(jīng)校準(zhǔn)的斷開點(diǎn)。數(shù)字位移傳感器6的接通點(diǎn)和斷開點(diǎn)相應(yīng)于確定的電壓。模擬位移傳感器5被相應(yīng)于數(shù)字位移傳感器6的接通點(diǎn)和斷開點(diǎn)校準(zhǔn)。對(duì)于模擬位移傳感器5，圍繞所述接通點(diǎn)形成一個(gè)允許的測(cè)量值域17。該值域——其通過一個(gè)下電壓和一個(gè)上電壓限定——相應(yīng)于用于允許的開關(guān)過程的公差范圍，其中接通輸入鍵I。以類似的方式圍繞經(jīng)校準(zhǔn)的斷開點(diǎn)定義一個(gè)允許的測(cè)量值域18，其在斷開電輸入鍵I時(shí)定義允許的電壓值。在值域17、18之間的電壓范圍中不允許發(fā)生開關(guān)過程。
[0025]假如模擬位移傳感器5的電壓超過了一個(gè)上邊界19，那么將這解釋為模擬傳感器的故障。這同樣按意義適用于低于下邊界20的情況。
[0026]在開始時(shí)進(jìn)行的校準(zhǔn)之后，分析單元8在繼續(xù)運(yùn)行時(shí)比較模擬位移傳感器和數(shù)字位移傳感器的電壓信號(hào)。在兩個(gè)傳感器系統(tǒng)的測(cè)量值相互間偏差太大或缺少一致性的情況下或在模擬位移傳感器的測(cè)量值不可信的情況下輸出故障消息。
[0027]這樣設(shè)計(jì)在圖1中示出的電輸入鍵I，使得也在運(yùn)行期間實(shí)施自校準(zhǔn)。為此統(tǒng)計(jì)地分析模擬位移傳感器5和數(shù)字位移傳感器6的開關(guān)點(diǎn)之間的差異。假如在使用壽命中導(dǎo)致了開關(guān)點(diǎn)的漂移，那么進(jìn)行新的校準(zhǔn)，以便使得數(shù)字位移傳感器6的開關(guān)點(diǎn)與模擬位移傳感器5的開關(guān)點(diǎn)相一致。
[0028]由兩個(gè)傳感器提供的信號(hào)值的監(jiān)控和診斷持續(xù)地進(jìn)行，如果在診斷的范圍中識(shí)別至IJ故障，那么可以經(jīng)由輸出信號(hào)線路12或診斷-和編程線路14輸出隨后的數(shù)據(jù):當(dāng)前的校準(zhǔn)值(亦即相應(yīng)于接通點(diǎn)和斷開點(diǎn)的電壓)、數(shù)字傳感器系統(tǒng)的經(jīng)由模擬傳感器系統(tǒng)確定的開關(guān)點(diǎn)、和數(shù)字傳感器系統(tǒng)的開關(guān)點(diǎn)與模擬傳感器系統(tǒng)的校準(zhǔn)值的所求得的偏差。
[0029]電輸入鍵包括診斷模式和/或校準(zhǔn)模式，其中可以輸出所有當(dāng)前的測(cè)量值和校準(zhǔn)值并且其中可以實(shí)施有目的的再校準(zhǔn)。
[0030]輸入鍵的重要的系統(tǒng)構(gòu)件即操作面、模擬位移傳感器和數(shù)字位移傳感器以及分析單元和校準(zhǔn)單元不必一定要分開地設(shè)計(jì)，可以將多個(gè)系統(tǒng)構(gòu)件組合成組件。
[0031]本發(fā)明并不限于示出的實(shí)施例，特別是也可能的實(shí)施方案在于，在所述實(shí)施方案中設(shè)有兩個(gè)模擬位移傳感器。通過一個(gè)模擬位移傳感器確定開關(guān)點(diǎn)，根據(jù)該開關(guān)點(diǎn)校準(zhǔn)另一模擬傳感器。
【權(quán)利要求】
1.一種電輸入鍵，具有一操作面和多個(gè)分別設(shè)計(jì)為用于在觸摸所述操作面時(shí)產(chǎn)生位移信號(hào)的位移傳感器，以及一用于分析所述位移信號(hào)和用于輸出所確定的開關(guān)狀態(tài)的分析單元，其特征在于，所述輸入鍵(I)包括至少一個(gè)模擬位移傳感器(5)和至少一個(gè)數(shù)字位移傳感器(6)，以及一校準(zhǔn)裝置(11)，所述校準(zhǔn)裝置用于根據(jù)所測(cè)得的數(shù)字位移傳感器(6)的位移信號(hào)來校準(zhǔn)所述模擬位移傳感器(5)，其中，分析單元(8)設(shè)計(jì)為用于根據(jù)被校準(zhǔn)的和所測(cè)得的位移信號(hào)實(shí)施自診斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電輸入鍵，其特征在于，其中一個(gè)數(shù)字位移傳感器(6)設(shè)計(jì)為微型開關(guān)或設(shè)計(jì)為數(shù)字霍爾傳感器或設(shè)計(jì)為數(shù)字磁阻式傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電輸入鍵，其特征在于，所述至少一個(gè)模擬位移傳感器(5)設(shè)計(jì)為電感式傳感器或設(shè)計(jì)為電容式傳感器或設(shè)計(jì)為模擬霍爾傳感器或設(shè)計(jì)為模擬磁阻式傳感器。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電輸入鍵，其特征在于，所述校準(zhǔn)裝置(11)設(shè)計(jì)為用于在第一次觸摸所述操作面(2)時(shí)和/或在確定數(shù)量的開關(guān)過程之后校準(zhǔn)所述模擬位移傳感器(5)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電輸入鍵，其特征在于，對(duì)于所述模擬位移傳感器(5)的校準(zhǔn)，確定所述位移信號(hào)在接通和斷開時(shí)的限值，在超過或低于所述限值時(shí)能通過所述分析單元(8 )輸出故障信號(hào)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電輸入鍵，其特征在于，所述校準(zhǔn)裝置(11)設(shè)計(jì)為用于根據(jù)開關(guān)過程的統(tǒng)計(jì)分析來校準(zhǔn)所述模擬位移傳感器(5)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電輸入鍵，其特征在于，所述模擬位移傳感器(5)的校準(zhǔn)包括:根據(jù)所述數(shù)字位移傳感器(6)的被校準(zhǔn)的位移信號(hào)來確定所述位移信號(hào)在接通和斷開時(shí)的值域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電輸入鍵，其特征在于，所述分析單元(8)設(shè)計(jì)為用于當(dāng)所述模擬位移傳感器(5 )的位移信號(hào)在所述值域之外時(shí)輸出故障信號(hào)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電輸入鍵，其特征在于，所述位移信號(hào)是電壓、電流、電容或磁場(chǎng)強(qiáng)度。
10.一種機(jī)動(dòng)車，其特征在于，所述機(jī)動(dòng)車具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的電輸入鍵(I)。
【文檔編號(hào)】G01D3/08GK103547888SQ201280023899
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月25日
【發(fā)明者】H·莫克萊恩, M·鮑爾 申請(qǐng)人:奧迪股份公司