操作設備和用于運行操作設備的方法
【專利摘要】提出一種操作設備、尤其用于電設備和/或電子設備的操作設備，所述操作設備具有基本元件和相對于所述基本元件能夠圍繞操縱軸手動旋轉(zhuǎn)的操縱元件，其中，所述操作設備還包括用于探測所述操縱元件圍繞所述操縱軸的運動的傳感器單元，其中，所述傳感器單元包括加速度傳感器。
【專利說明】操作設備和用于運行操作設備的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的操作設備。

【背景技術(shù)】
[0002]普遍已知所述操作設備。例如由出版文獻EP O 842 822 A2已知一種操作鈕，所述操作鈕具有可相對于所述殼體旋轉(zhuǎn)的操縱元件。這種旋鈕例如用于車輛音響等等。操縱元件通常機械地與電位器耦合，其中，通過電位計將旋鈕的旋轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)換成相應的電信號，以便例如借助旋鈕調(diào)節(jié)車輛音響的音強。不利的是，電位計具有滑動接觸部，所述滑動接觸部位隨著時間的推移磨損。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的操作設備和根據(jù)本發(fā)明的根據(jù)并列權(quán)利要求的用于運行操作設備的方法相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:一方面不需要磨損的滑動接觸，而另一方面實現(xiàn)相對低成本且省電的操作設備。所述優(yōu)點通過將加速度傳感器用作傳感器單元來實現(xiàn)，因為加速度傳感器具有相對低價的、緊湊的且省電的部件，其實際上不遭受磨損現(xiàn)象。此外，在使用加速度傳感器時，需要更少的力耗費來旋轉(zhuǎn)操縱元件，從而能夠?qū)崿F(xiàn)舒適的操作。此外，加速度傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)操縱元件相對于基本元件的旋轉(zhuǎn)運動的更精準的測量。通過這種方式尤其能夠?qū)崿F(xiàn)電設備和/或電子設備——例如音響設備、計算機、通信設備、導航設備、電子的車輛操作系統(tǒng)等等——的操作，其中，使用加速度傳感器的傳感器信號作為用于電設備和/或電子設備的控制信號。加速度傳感器尤其包括實施為MEMS部件(Micro-Electro-Mechanical System:微機電系統(tǒng))的微機械加速度傳感器，其在標準半導體制造工藝中制造。加速度傳感器優(yōu)選具有襯底、尤其硅襯底和借助彈簧可相對于襯底運動地懸掛的振動質(zhì)量(seismische Masse)。在作用于傳感器的外部加速度的情況下振動質(zhì)量由于慣性力相對于襯底偏轉(zhuǎn)，其中，容性地分析處理所述偏轉(zhuǎn)。特別地，將通過偏轉(zhuǎn)引起的在襯底固定的固定電極與振動質(zhì)量的相應的相反電極之間的電容變化轉(zhuǎn)換成正比于所述偏轉(zhuǎn)的傳感器信號。
[0004]由從屬權(quán)利要求以及參考附圖的說明書可得到本發(fā)明的有利的構(gòu)型和擴展方案。
[0005]根據(jù)一種優(yōu)選的實施方式設置，加速度傳感器包括至少雙軸的加速度傳感器，其傳感軸在垂直于操縱軸的傳感面中延伸，其中，所述傳感面至少在操作設備的應用情形中基本上平行于重力場地延伸。加速度傳感器尤其測量在傳感面內(nèi)地球的重力場的方向。在操縱元件旋轉(zhuǎn)時僅僅傳感面旋轉(zhuǎn)，而重力場的定向始終保持相同。通過以下方式記錄操縱元件的旋轉(zhuǎn):在加速度系統(tǒng)的參考系統(tǒng)中(并且在傳感面內(nèi))重力場的方向圍繞操縱軸活動。操縱軸鑒于傳感面優(yōu)選基本上延伸穿過加速度傳感器中心，從而在操縱元件旋轉(zhuǎn)時由加速度傳感器的兩個測量軸有關(guān)操縱軸產(chǎn)生對稱的傳感器信號。
[0006]根據(jù)一種優(yōu)選實施方式設置，至少雙軸的加速度傳感器配置用于在操縱元件的旋轉(zhuǎn)期間測量重力加速度，其中，操作設備具有與加速度傳感器耦合的分析處理單元，所述分析處理單元配置用于確定操縱元件相對于重力加速度的方向的旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，借助分析處理單元通過反正切函數(shù)和/或函數(shù)“atan2(x, y) ”來計算操縱元件圍繞操縱軸所旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角Φ，其中，“X”和“y”表示雙軸的加速度傳感器的兩個測量軸。在此，將雙軸的加速度傳感器的笛卡爾坐標(x’，y’)換算成極坐標，以便能夠直接確定旋轉(zhuǎn)角Φ。在此，函數(shù)“atan2 (x, y) ”計算旋轉(zhuǎn)角Φ，所述旋轉(zhuǎn)角正切是由“x”和“y”構(gòu)成的商，其中，尤其有:
[0007]

【權(quán)利要求】
1.一種操作設備(I)、尤其用于電設備和/或電子設備(10)的操作設備(1)，所述操作設備具有基本元件(2)和相對于所述基本元件(2)可圍繞操縱軸(100)手動旋轉(zhuǎn)的操縱元件(3)，其中，所述操作設備(I)還包括用于探測所述操縱元件(3)圍繞所述操縱軸(100)的運動的傳感器單元(4)，其特征在于，所述傳感器單元(4)包括加速度傳感器(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的操作設備(I)，其中，所述加速度傳感器(5)包括至少雙軸的加速度傳感器(5)，其傳感軸在垂直于所述操縱軸(100)的傳感面(101)中延伸，其中，所述傳感面(101)至少在所述操作設備(I)的應用情形中基本上平行于重力場(102)地延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的操作設備(I)，其中，所述操縱軸(100)鑒于所述傳感面(101)基本上延伸穿過所述加速度傳感器(5)中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項所述的操作設備(I)，其中，所述至少雙軸的加速度傳感器(5)配置用于在所述操縱元件(3)的旋轉(zhuǎn)期間測量所述重力加速度(102’)，其中，所述操作設備(I)具有與所述雙軸的加速度傳感器(5)耦合的分析處理單元(6)，所述分析處理單元配置用于確定所述操縱元件(2)相對于所述重力加速度(102’)的方向的旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的操作設備(I)，其中，所述分析處理單元(6)具有用于對所述加速度傳感器(5)的傳感器信號進行濾波的低通濾波器。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的操作設備(1)，其中，所述操縱元件(3)相對于所述基本元件(2)能夠平行于所述操縱軸(100)手動地平移地運動并且所述加速度傳感器(5)包括三軸的加速度傳感器(5)，其中，借助所述加速度傳感器(5)的垂直于所述傳感面(101)的另一個傳感軸能夠探測所述操縱元件(3)的平行于所述操縱軸(100)的加速度。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的操作設備(I)，其中，所述操縱元件(3)能夠相對于所述基本元件(2)圍繞分別與所述操縱軸(100)和所述重力場(102)基本上垂直地延伸的傾斜軸(103)手動地傾斜，其中，所述加速度傳感器(5)包括用于測量所述操縱元件(3)圍繞所述傾斜軸(103)的傾斜運動的三軸的加速度傳感器(5)。
8.一種用于運行根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的操作設備(I)的方法，其特征在于，由所述加速度傳感器(5)探測所述操縱元件(3)圍繞所述操縱軸(100)的旋轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，借助所述加速度傳感器(5)測量所述重力加速度(102’)，其中，借助分析處理單元來確定所述操縱元件(3)相對于所述重力加速度(102’)的方向的取向。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一項所述的方法，其中，借助所述加速度傳感器(5)測量所述操縱元件(3)的平行于所述操縱軸(100)的平移運動，和/或，其中，借助所述加速度傳感器(5)測量所述操縱元件(3)圍繞分別與所述操縱軸(100)和所述重力加速度(102’)垂直的傾斜軸(103)的傾斜運動。
【文檔編號】G01D5/02GK104081162SQ201380007246
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月2日
【發(fā)明者】F·韋格林, G·拉梅爾, M·弗爾斯特 申請人:羅伯特·博世有限公司