[发明专利]操作设备和用于运行操作设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种操作设备。

背景技术

普遍已知所述操作设备。例如由出版文献EP 0 842 822 A2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

按照本发明，提出了一种操作设备，所述操作设备具有基本元件和相对于所述基本元件可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,所述加速度传感器配置用于根据所述操纵元件的运动测量所述重力加速度，其中，所述操作设备具有与所述加速度传感器耦合的分析处理单元，所述分析处理单元配置用于确定所述操纵元件相对于重力加速度的方向的取向。

按照本发明，还提出了一种用于运行根据上述技术方案中的操作设备的方法，其中，由所述加速度传感器探测所述操纵元件围绕所述操纵轴的旋转，其中，借助所述加速度传感器测量所述重力加速度，并且借助分析处理单元来确定所述操纵元件相对于所述重力加速度的方向的取向。

根据本发明的操作设备和根据本发明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(Micro-Electro-Mechanical System：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(seismische Masse)。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。

由下述说明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。

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。

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“atan2(x,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，函数“atan2(x,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：

在此，函数“atan2(x,y)”能够有利地实现相应象限中的旋转角的计算。

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。