用于车辆的控制装置和用于操作这种控制装置的方法与流程

本发明涉及一种用于车辆的操作员控制装置，特别是用于控制安全相关的功能的操作员控制装置，其中操作员控制装置具有至少一个用户界面，该用户界面具有用于用户输入的至少一个用户输入面板和用于识别用户输入面板的区域中的用户输入的传感器系统。在这种情况下，传感器系统具有至少一个具有第一导电传感器结构的第一电容式传感器装置和具有第二导电传感器结构的第二电容式传感器装置，所述传感器结构布置在用户输入面板的区域中的用户界面下方。

此外，本发明涉及一种如上所述的用于操作操作员控制装置的方法。

背景技术：

具有用户界面的操作员控制装置基本上从现有技术中已知，用户界面具有传感器系统，传感器系统具有用于识别用户输入的电容式传感器装置。具体地，具有用于识别用户输入的电容式传感器装置的操作员控制装置已知具有输入屏幕作为用户界面，例如从de102011011769a1或de102007039609a1中已知。

在电容式传感器装置中，在这种情况下基于所谓的“电容性原理”来识别用户输入，该电容性原理涉及在相关传感器结构的检测区域中通过人手或手指接近特别是接触用户界面，导致相关传感器结构与环境且与参考电极(如果存在的话)的电容耦合的变化，电容耦合的变化能够通过计量进行记录。从传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合的所记录的变化，然后可以推断用户输入。为了记录传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合或者电容耦合的变化，现有技术具有各种可用的方法。例如借助于谐振电路或使用其中记录电流变化的充电过程，或者例如借助于其他合适的方法，原理上可以测量电容耦合的记录。此外，对于其它应用，已知由microchip公司开发的方法，即所谓的基于简单电压测量的cvd(电容分压器)方法，所谓的cvd自身方法涉及传感器结构与环境的电容耦合的变化被记录，并且所谓的cvd相互方法涉及传感器结构与参考电极的电容耦合的变化被记录。

在安全相关的系统中，重要的是要及时识别用于信号捕获的传感器或所述传感器的信号路径的错误响应，以便能够将系统转换到安全状态。在此背景下，现有技术公开了各种故障检测机构，特别是以冗余方式捕获安全相关的信号是已知的实践，为此通常提供至少一个相应的附加传感器，其期望的传感器信号被捕获并且尽可能独立地进行评估，并且可以使用各种方法特别是通过比较来用另一传感器的传感器信号进行合理化(plausibilize)。如果传感器信号看起来不合理，则识别故障状态并将系统转换到安全状态。

此外，现有技术公开了有意刺激各个传感器并比较和合理化随后生成并捕获的传感器信号与期望的信号值的实践。

特别是在具有至少一个输入屏幕作为用户界面的操作员控制装置的情况下，首先在触摸屏的情况下，对用户输入的正确识别是很大的挑战，因为与机械用户输入装置或标准开关的情况下不同，不会引起可以通过适当的开关明确且容易地识别的机械操作，而仅仅是单纯地接近或无意接触输入屏幕可能导致电容耦合的变化，即使没有用户输入是期望的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种替代的用户输入装置以及替代方法，尤其是改进的用户输入装置以及改进的方法，其提供了允许控制安全相关的功能的简单方式(即使操作员控制装置具有输入屏幕作为用户界面)，使得操作员控制装置可以用于控制安全相关的功能。

该目的通过根据本发明的操作员控制装置以及如相应的独立权利要求所要求保护的根据本发明的方法来实现。本发明的有利实施例是从属权利要求、说明书和附图的主题。

根据本发明的操作员控制装置的特征在于，第一传感器结构和第二传感器结构每个都以梳状和/或蜿蜒的方式配置并且至少在用户输入面板的分区中以相互啮合的方式布置。

由于两个相应的传感器结构布置在公共控制面板的区域中，所以单个传感器结构及其梳状布置的这种配置允许以简单的方式实现用户输入的特别有利的冗余识别。

在根据本发明的操作员控制装置的一个有利的配置中，在这种情况下，传感器结构分别布置在用户输入面板的区域中的用户界面下方的平面中，优选地在平行于用户界面的平面中，特别是在公共平面中。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，用户界面具有多个用户输入面板，其中每个用户输入面板具有用于识别相关的用户输入面板的区域中的用户输入的相关的传感器系统。在这种情况下，与用户输入面板相关的每个传感器系统具有至少一个具有第一导电传感器结构的第一电容式传感器装置和具有第二导电传感器结构的第二电容式传感器装置，所述传感器结构特别地各自布置在相关的用户输入面板的用户界面下方，并且优选的是各自以梳状和/或蜿蜒的方式配置并且在相关的用户输入面板的分区中以相互啮合的方式布置。

也就是说，如果用户界面具有多个用户输入面板，则每个用户输入面板具有如上所述的相关的传感器系统，其具有至少一个具有第一传感器结构的第一电容式传感器装置和具有第二传感器结构的第二电容式传感器装置，所述传感器结构各自以梳状和/或蜿蜒的方式配置并且以相互啮合的方式布置。

作为优选，至少一个用户界面在这种情况下由至少一个输入屏幕形成，每个输入屏幕能够具有多个用户输入面板。

作为优选，两个传感器系统的至少两个第一传感器结构或两个第二传感器结构彼此电连接，并且作为特别优选，第一传感器结构或第二传感器结构分别彼此连接。其结果是，在多个传感器系统上延伸的相应的传感器结构可以用于多个传感器系统作为控制传感器，由此可以以特别简单的方式对捕获的传感器信号进行简单的合理化。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，至少一个传感器系统配置为记录与参考状态相比的第一传感器结构与环境和/或参考电极的电容耦合的相应变化和第二传感器结构与环境和/或参考电极的电容耦合的变化，特别是由于用户输入面板的区域中的用户输入引起的电容耦合的变化。

在根据本发明的操作员控制装置的特别有利的配置中，传感器系统配置为使得为了记录至少一个传感器结构与环境的电容耦合的变化，在第一扫描周期中，参考电容和由传感器结构和环境形成的测量电容各自可以在第一步骤中以限定的电势被充电，参考电容能够用第一限定的电势充电，并且测量电容能够用第二限定的电势充电。此外，传感器系统配置为使得参考电容和由传感器结构和环境形成的测量电容可以在进一步的步骤中短路，并且在测量电容和参考电容之间产生的所得到的电势可以作为传感器信号被记录在进一步的步骤中，所得到的电势基于第一和第二电势并且还基于参考电容的大小和基于测量电容的大小产生。在这种情况下，测量电容可以通过施加到传感器结构的限定的电势来充电。

为了特别准确地记录传感器结构与环境的电容耦合的变化，可以在每个细节上重复第一扫描周期的上述前两个步骤。

在根据本发明的操作员控制装置的另一优选配置中，传感器系统配置成使得在另一扫描周期中，优选地在第二和/或第三和/或第四扫描周期中，参考电容可以用第二电势充电，且测量电容可以用第一步骤中的第一电势充电，参考电容和由传感器结构和环境形成的测量电容可以在进一步的步骤中短路，并且在测量电容和参考电容之间产生的所得到的电势可以作为传感器信号被记录在进一步的步骤中，所得到的电势基于第一和第二电势并且还基于参考电容的大小和基于测量电容的大小产生。也就是说，作为优选，相关电容在优选地在第一扫描周期之后的第二或另一扫描周期中被逆向充电。其结果是，记录精度可以进一步提高。

作为特别优选，特别是也重复最后描述的扫描周期的前两个步骤，因为这允许实现甚至更好的记录精度，特别是更高的信号分辨率。特别地，如果内部参考电容明显大于外部电容，或者如果内部参考电容明显小于外部电容，也就是说如果参考电容和测量电容具有明显不同的大小，则这是有利的。

在根据本发明的操作员控制装置的特别有利的配置中，至少一个传感器系统具有参考电极，特别是另外，其中参考电极可以具有施加至其的限定的电势，并且传感器系统配置为使得在用户输入面板的区域中的用户输入引起与参考状态相比的传感器结构与参考电极的电容耦合的可记录变化。优选地，传感器系统配置为记录传感器结构与参考电极的电容耦合的这种变化。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，传感器系统配置成使得在另一扫描周期中，优选地在第二和/或第三和/或第四扫描周期中，特别的是另外，参考电极可以具有在第一步骤中施加至其的限定的电势，并且可以在进一步的步骤中记录至少一个传感器结构与参考电极的电容耦合。

已经发现在这种情况下特别有利的是，如果操作员控制装置或者至少一个传感器系统配置成连续地、优选依次地、特别是交替地记录至少一个传感器结构与环境的电容耦合的变化以及该传感器结构与参考电极的电容耦合的变化，其中优选地，特别是出于信号合理化的目的和/或评估用户输入是否已经进行的目的，确定的电容耦合变化可以彼此抵消。

举例来说，至少一个传感器结构与环境的电容耦合的变化可以在两个扫描周期内记录，并且随后该传感器结构与参考电极或与环境和参考电极的电容耦合的变化可以在两个扫描周期内记录，顺序自然是任意的。

至少一个传感器结构的电容耦合的这种组合的记录，即首先与环境，其次与参考电极或与环境和参考电极，允许记录精度显著提高。特别地，分辨率，尤其是传感器装置的灵敏度或其精确度可由此明显改善。此外，可以以简单的方式去除测量误差和稳态偏移等。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，至少一个传感器系统的至少一个传感器结构也可以被连接和操作为参考电极。优选地，第一传感器结构和第二传感器结构都可以被连接作为参考电极，特别是依次地。在这种情况下，如果第一传感器结构的电容耦合的变化被记录，则第二传感器结构可以优选地被操作作为参考电极，反之亦然。如果传感器系统具有多于两个传感器结构，则优选的是所有传感器结构均可连接并可操作为参考电极。因此，参考电极不需要额外的电极，这允许特别便宜地制造根据本发明的操作员控制装置。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，至少一个传感器系统具有屏蔽装置，屏蔽装置具有至少一个屏蔽元件，其中屏蔽装置配置为屏蔽第一传感器装置和/或第二传感器装置以防止扰动与操作员控制装置的部件的电容耦合。在这种情况下，屏蔽元件优选地由特别布置在传感器系统的第一传感器装置的第一传感器结构与第二传感器装置的第二传感器结构之间的导电屏蔽结构形成。特别地，已经发现有利的是，如果屏蔽装置由优选以蜿蜒的方式在第一传感器结构和第二传感器结构之间延伸的电导体或电极结构形成。

在根据本发明的操作员控制装置的特别有利的配置中，屏蔽元件可以具有在记录至少一个传感器结构的电容耦合的变化期间施加至该屏蔽元件的限定的电势，优选地，该电势是至少有时被跟踪至在记录传感器结构的电容耦合的变化期间施加至传感器结构的电势，特别地，该电势遵循施加到传感器结构的电势的分布。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，至少一个传感器系统的至少一个传感器结构也可作为有源屏蔽元件连接，其中优选地，第一传感器结构和第二传感器结构可以各自作为有源屏蔽元件连接，特别是依次地。如果传感器系统具有多于两个的传感器结构，那么优选地，所有的传感器结构都是可连接和可操作为有源屏蔽元件。以这种方式，不需要提供附加的屏蔽元件，其允许特别便宜地制造根据本发明的操作员控制装置。

在根据本发明的操作员控制装置的优选配置中，至少一个传感器系统不仅具有第一电容式传感器装置和第二电容式传感器装置，而且还具有至少一个另一传感器装置，用于识别与传感器系统相关的用户输入面板的区域中的用户输入，优选的是压敏传感器装置，例如比如微开关、橡胶垫接触件、压力接触件或力传感器。以这种方式，用户输入的三重冗余识别是可能的，并且由两个电容式传感器装置错误识别的可能性明显降低，并且因此操作员控制装置的安全性增加。

在特别有利的配置中，特别是为了满足某些安全要求，至少一个传感器系统配置为同时记录传感器系统的第一电容式传感器装置的传感器结构和第二传感器装置的传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合的变化，或者在稍微交错的时间记录所述变化，使得捕获的传感器信号的安全相关的合理化是可能的。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，仅在记录另一传感器装置的传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合的变化期间预先识别用户输入时，至少一个传感器系统配置成记录电容式传感器装置的传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合的变化。也就是说，换言之，在根据本发明的操作员控制装置的有利的配置中，例如，仅在借助于第一传感器装置预先识别用户输入时，第二传感器结构的电容耦合的变化被记录。以这种方式，可以仅用一个传感器装置实现唤醒电路，这使得操作员控制装置的功耗几乎减半，特别是在待机模式下。

在特别有利的配置中，特别是对于控制安全相关的功能，操作员控制装置具有用于识别至少一个传感器系统中的故障状态的监视装置，其中监视装置配置成合理化传感器系统的至少一个传感器装置的至少一个捕获的传感器信号，特别地合理化传感器系统的所有传感器装置的传感器信号。在这种情况下，如果传感器系统的至少一个捕获和评估的传感器信号是不合理的，则监视装置识别故障，监视装置优选地配置为采取第一传感器装置的至少一个捕获的传感器信号和第二传感器装置的至少一个捕获的传感器信号和/或采取传感器结构与环境的电容耦合以及该传感器结构与参考电极的电容耦合的直接连续记录的变化作为识别是否存在故障状态的基础。

也就是说，换言之，作为优选，首先通过与第二传感器装置的至少一个传感器信号进行比较和/或基于传感器结构与环境和参考电极的电容耦合的记录的变化，借助于第一传感器装置的至少一个捕获的传感器信号来提供合理化。

优选地，监视装置特别是另外配置成识别至少一个传感器系统的第一传感器装置和第二传感器装置的相互影响，特别是第一传感器结构与第二传感器结构之间的短路，操作员控制装置优选地配置为如果识别出影响则输出故障状态。

在根据本发明的操作员控制设备的另一有利的配置中，监视设备配置为识别至少一个传感器信号优选所有传感器信号的不允许的信号值，监视装置特别配置为识别测量值范围超过和/或在测量值范围内的不允许的信号值。优选地，在这种情况下，操作员控制装置同样配置为如果识别不允许的信号值则输出故障状态。

在操作员控制装置的另一有利的配置中，监视装置配置为识别捕获的传感器信号中的一个是否恒定长于预定的时间段，也就是说没有改变。这种故障检测通常也被称为超时识别，其中优选地，如果超时被识别，则可以发送错误消息并且系统可被转换到安全状态。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，进一步提供了用于对捕获的信号进行过滤的信号过滤器装置，以便实现更好的评估质量。

在特别有利的配置中，操作员控制装置具有照明装置，照明装置具有至少一个发光源，用于照明至少一个用户输入面板的背面，其中至少一个发光源优选地布置在与控制面板相关的传感器系统的至少一个传感器结构下方的平面中。在这种情况下，发光源优选地布置在与控制面板相关的传感器系统的第一电容式传感器装置的传感器结构下方和第二电容式传感器装置的传感器结构下方。

优选地，在这种情况下将发光源布置在印刷电路板上，并且传感器结构在定向于印刷电路板上方、优选平行于印刷电路板平面的平面内。在这种情况下，第一和第二传感器结构可以布置在形成用户界面的部件的背面上，例如在形成用户界面的玻璃板的背面上，或者在例如可以由另外的玻璃板或薄的透明膜或塑料帽等形成的单独的层上。

作为特别的优选，传感器系统的至少一个传感器结构，优选的是第一和第二传感器结构，也就是说两个传感器结构，特别是传感器系统的所有结构，配置和/或布置成使得从至少一个发光源到用户输入面板的光束路径不被阻挡。

也就是说，换言之，至少一个传感器结构，优选的是传感器系统的所有结构，布置和配置成使得由发光源发射的光能够畅通无阻地辐射到用户输入面板。在这种情况下，优选的是所有其他结构例如比如参考电极或屏蔽元件也相应地被配置和/或布置。此外，操作员控制装置的各个部件应当配置和布置成使得以这种方式在控制面板的区域中产生的显示是可读的，特别是高度可读的。也就是说，各个部件应当配置和布置并且彼此协调成使得特别是与显示器的良好对比度能够被确保以及足够的清晰度。

在根据本发明的操作员控制装置的另一有利的配置中，传感器系统的至少一个传感器结构，优选的是第一和第二传感器结构，特别是所有结构，以透明的方式配置成使得它们至少对于由至少一个发光源发射的辐射的一部分是透射的，也就是换句话说，至少一个传感器结构配置为使得来自发光源的足够的发射光可以到达控制面板，以便从背面照亮它。

在特别有利的配置中，至少一个传感器结构由氧化铟锡制成或者包括氧化铟锡。

氧化铟锡(通常也缩写为ito)是在可见光下基本上透明的半导体物质。它是一种混合氧化物，通常由90％的氧化铟(in2o3)和10％的氧化锡(sno2)组成。氧化铟锡通常在高真空下施加到基底。所使用的基底特别是玻璃和塑料薄膜。通常，通过阴极溅射进行施加。氧化铟锡可替代地通过热蒸发来施加，经受蒸镀的部件需要被加热到高达360℃，这尤其限制了塑料的应用性。

另一种可能性是溶胶-凝胶方法，其可用于薄而宽的层。在这种情况下，基底可被浸渍、喷涂、印刷或旋涂。代替氧化铟锡，至少一个传感器结构可替代地由氟掺杂氧化锡(fto)、铝掺杂氧化锡(azo)、锑掺杂氧化锡(ato)和/或石墨烯制成或者包括它们。这些材料优于氧化铟锡，因为它们便宜得多。

根据本发明的用于操作操作员控制装置的方法，优选地用于操作根据本发明的上述操作员控制装置，其中操作员控制装置具有：具有用于用户输入的至少一个用户输入面板的至少一个用户界面；和用于识别用户输入面板的区域中的用户输入的传感器系统，其中传感器系统具有至少一个具有第一导电传感器结构的第一电容式传感器装置和具有第二导电传感器结构的第二电容式传感器装置，传感器结构布置在用户输入面板的区域中的用户界面下方，其特征在于，为了识别用户输入，记录第一传感器结构与环境和/或参考电极的电容耦合的变化以及第二传感器结构与环境和/或参考电极的电容耦合的变化。在这种情况下，为了记录至少一个传感器结构优选的是两个传感器结构与环境的电容耦合的变化，在第一扫描周期中，参考电容和由传感器结构和环境形成的测量电容各自在第一步骤中以限定的电势被充电，参考电容用第一限定的电势充电，并且测量电容用第二限定的电势充电。参考电容和由传感器结构和环境形成的测量电容在进一步的步骤中短路，并且在测量电容和参考电容之间产生的所得到的电势作为传感器信号被记录在进一步的步骤中。在这种情况下，所得到的电势基于第一和第二电势并且还基于参考电容的大小和基于测量电容的大小产生。

在根据本发明的方法的一个有利实施例中，在参考电容和测量电容短路之前重复第一扫描周期的前两个步骤。这样可以实现特别高的记录精度。

在根据本发明的方法的另一有利实施例中，在另一扫描周期中，优选地在第二和/或第三和/或第四扫描周期中，参考电容用第二电势充电，且测量电容用第一步骤中的第一电势充电。在进一步的步骤中，参考电容和由传感器结构和环境形成的测量电容随后短路，并且在进一步的步骤中，在测量电容和参考电容之间产生的所得到的电势作为传感器信号被记录，所得到的电势在该扫描周期中还基于第一和第二电势并且还基于参考电容的大小和基于测量电容的大小产生。

如果传感器系统具有参考电极并且如果传感器系统配置为使得用户输入面板的区域中的用户输入引起与参考状态相比的传感器结构与参考电极的电容耦合的可记录变化，则优选地在另一扫描周期中，优选地在第二和/或第三和/或第四扫描周期中，特别的是另外，参考电极具有在第一步骤中施加至其的限定的电势，并且在进一步的步骤中记录传感器结构与参考电极的电容耦合。

作为特别的优选，传感器结构与环境的电容耦合的变化以及该传感器结构与参考电极的电容耦合的变化被分别记录，连续地、优选依次地，特别是交替地。

优选地，在这种情况下，至少一个传感器系统的至少一个传感器结构至少间歇地连接和操作为参考电极，而另一传感器结构的电容耦合被记录，其中优选地，传感器系统的所有传感器结构特别是依次地分别连接作为参考电极。

如果传感器系统具有至少一个屏蔽装置，屏蔽装置具有至少一个导电屏蔽元件，用于屏蔽第一传感器装置和/或第二传感器装置以防止扰动与操作员控制装置的部件的电容耦合，屏蔽元件优选地具有在记录传感器系统的至少一个传感器结构的电容耦合的变化期间施加至该屏蔽元件的限定的电势，优选地，电势至少有时被跟踪至在记录传感器结构的电容耦合的变化期间施加至传感器结构的电势，特别地，电势遵循施加到传感器结构的电势的分布。

在根据本发明的方法的一个有利实施例中，在这种情况下，至少一个传感器系统的至少一个传感器结构至少间歇地操作作为有源屏蔽元件，优选的是传感器系统的所有传感器结构，特别是依次地，分别操作为屏蔽元件，具有施加至其的电势的相应的传感器结构至少有时被跟踪至在记录另一传感器结构的电容耦合的变化期间施加到另一传感器结构的电势，特别是遵循该电势。

优选地，传感器系统的第一电容式传感器装置的传感器结构和第二传感器装置的传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合的变化被同时或以稍微交错的时间记录，使得捕获的传感器信号的安全相关的合理化是可能的，其中优选地，通过与用户输入面板相关的传感器系统的所有传感器装置，同时或以稍微交错的时间记录用户输入面板中的用户输入。

也就是说，换言之，优选地，与用户输入面板相关的传感器系统的所有传感器装置被同时用于识别用户输入或者在稍微交错的时间被评估，使得捕获的传感器信号的安全相关的合理化是可能的。

在根据本发明的方法的特别有利的实施例中，仅在借助于另一传感器装置，特别是借助于另一电容式传感器装置，预先识别了用户输入时，传感器装置的传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合的变化被记录。

优选地，当识别用户输入面板上的用户输入时，触发与用户输入面板相关的功能，特别是仅在没有识别传感器系统中的和/或操作员控制装置中的故障状态时功能被触发。

如果操作员控制装置的用户界面具有多个用户输入面板，其中每个用户输入面板具有相关的传感器系统，用于识别相关的用户输入面板的区域中的用户输入，其中与用户输入面板相关的每个传感器系统具有至少一个具有第一导电传感器结构的第一电容式传感器装置和具有第二导电传感器结构的第二电容式传感器装置，且传感器结构每个都布置在相关的用户输入面板的用户界面下方，当用户输入已被识别时，仅在用户输入仅在用户界面的单个用户输入面板中被识别时功能被触发。也就是说，当在多个用户输入面板中识别用户输入时，不会触发功能。可替代地，当然也可以仅在多个限定的用户输入面板中识别用户输入时触发功能。

如果操作员控制装置具有用于识别至少一个传感器系统中的故障状态的监视装置，则优选的是监视装置用于合理化至少一个传感器系统的至少一个传感器装置的至少一个传感器信号，其中如果至少一个捕获和评估的传感器信号是不合理的，则识别故障状态，如果通过与第二传感器装置的至少一个捕获的传感器信号进行比较，第一传感器装置的至少一个捕获的传感器信号是不合理的，和/或如果至少一个传感器结构与环境的电容耦合以及该传感器结构与参考电极的电容耦合的直接连续记录的变化是不合理的，则优选地识别故障状态。

优选地，仅当传感器系统的传感器装置的所有传感器信号都是合理的时才触发功能，为此捕获的传感器信号优选地被“与”(and)。

当然，这种评估不限于第一电容式传感器装置和第二电容式传感器装置，而尤其可以用于其他传感器装置，比如特别是压敏传感器装置例如力传感器、橡胶垫传感器、微开关等也要考虑在内。

优选地，通过执行短路测试识别至少一个传感器系统中的故障状态，特别是由于第一传感器结构和第二传感器结构的相互影响的结果，其中在积极结果的情况下故障状态被识别。为了执行短路测试，优选地将确定的电势施加到一个传感器结构，并且记录另一传感器结构的电势。如果记录的电势对应于施加的电势，则可以假定为短路，而如果电势不同，则没有短路。

优选地，执行上述短路测试不仅用于记录第一和第二传感器结构的相互影响，特别是记录第一和第二传感器结构之间的短路，而且还在每种情况下检查在传感器结构之一与另一部件例如地面(gnd)、电源电压或另一线路结构之间是否存在短路。为此，要检查的传感器结构的电势和相关结构的当前电势优选各自相应地记录。如果在待检测的传感器结构上记录的电势对应于相应结构例如接地电极、供电电压电极等的电势，那么与相关结构可能存在短路，而如果电势不同，则没有短路。

在根据本发明的方法的另一有利实施例中，通过将至少一个传感器信号的捕获的信号值与允许的信号值进行比较，识别至少一个传感器系统中的故障状态，优选地识别至少一个传感器信号的不允许的信号值，特别是识别测量值范围超过和/或在测量值范围内的不允许的信号值，其中如果识别不允许的信号值，则识别故障状态。

此外，根据本发明的方法的一个有利实施例可以涉及通过执行检查来识别故障状态，以确定捕获的传感器信号之一是否恒定长于预定的时间段，也就是说在该时间段没有改变，其中如果至少一个捕获的信号恒定长于预定的时间段，则识别故障状态。以这种方式，可以执行所谓的超时识别。

从权利要求书、附图和附图的描述中，本发明的其他特征是显而易见的。在以上描述中提到的所有特征和特征组合以及在下面附图的描述中和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以分别指示的组合使用，而且还可以以其它组合或其自身。

一些引用的特征和属性涉及根据本发明的操作员控制装置以及根据本发明的方法。这些特征和属性中的一些有时仅被描述一次，但在技术上可能的配置的框架内彼此独立地应用于根据本发明的操作员控制装置以及根据本发明的方法。因此，参照操作员控制装置提出的优选实施例及其优点从而也适用于根据本发明的方法，反之亦然。

附图说明

现在将基于优选的示例性实施例，特别是参考附图来更详细地解释本发明，其中：

图1示出了根据本发明的操作员控制装置的示例性实施例的截面的示意图，

图2示意性地示出了根据本发明的图1的操作员控制装置的电容式传感器装置的传感器结构的配置和布置的平面图，

图3示意性地示出了用于根据本发明的操作员控制装置的可替代示例性实施例的传感器结构的可能的替代配置和布置，

图4至6示意性地示出了用于根据本发明的操作员控制装置的可替代示例性实施例的传感器结构的可能的替代配置和布置，

图7示出了用于根据本发明的操作员控制装置的电容式传感器装置的示意性框图的细节，以便阐明电容式传感器装置的操作方式，

图8示出了来自根据本发明的图1的操作员控制装置的传感器系统的示意性框图的细节，

图9示意性地示出了在记录传感器结构与环境的电容耦合的变化期间施加到根据本发明的操作员控制装置的传感器结构的电势的分布，

图10示意性地示出了当在记录电容耦合的变化期间分别重复步骤t1和t2以及t4和t5时与图9相比的对于施加到电容式传感器装置的传感器结构的电势的分布，

图11示出了有源屏蔽元件的跟踪电势的有利分布，

图12示出了有源屏蔽元件的电势的特别有利的分布，与图10相比，在这种情况下屏蔽元件的电势遵循施加到传感器结构的电势的分布。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的具有作为用户界面12的输入屏幕11的操作员控制装置10的示例性实施例，可以通过使用手指13以按键的方式触摸用户界面12来进行用户输入。在这种情况下，根据本发明的操作员控制装置10被设置用于控制车辆中的各种功能，包括安全相关的功能。

根据本发明的操作员控制装置10的该示例性实施例具有包括多个传感器装置14a、14b和16的传感器系统，每个传感器装置14a和14b是电容式传感器装置14a、14b，而传感器装置16是以力传感器形式的压敏传感器装置。

根据本发明的操作员控制装置的传感器系统的传感器装置14a、14b和16各自电子耦合到印刷电路板，印刷电路板具有微控制器(在此未示出)，用于评估所捕获的传感器信号。

根据图2，其示意性地示出了根据本发明的图1的操作员控制装置的电容式传感器装置的传感器结构19和20的配置和布置的平面图，可以看到电容式传感器装置14a和14b各自分别具有位于与传感器装置14a和14b相关的用户输入面板18下方的传感器结构19和20，第一电容式传感器装置14a具有与之相关的传感器结构19，且传感器结构20与电容式传感器装置14b相关。这种布置中的传感器结构19和20各自安装在形成用户界面12的输入屏幕11的玻璃板的背面上。

根据本发明，这种布置中的第一传感器结构19和第二传感器结构20均由以梳状方式配置的电导体形成，所述电导体以互相啮合的方式布置在平行于用户界面12的公共平面中。

这种布置中的第一传感器装置14a和第二电容式传感器装置14b各自配置为识别与两个传感器装置14a和14b相关的相应的公共用户输入面板18中的用户界面12的触摸，而压敏传感器装置16不是仅对用户界面12的触摸作出反应，而是仅在手指13用于向用户界面12或相关的用户输入面板施加超过阈值的压力时才作出反应。

通过电容式传感器装置14a、14b识别用户输入是基于在这种情况下所谓的“电容性原理”来实现的，该电容性原理涉及在相关传感器装置14a、14b的检测区域中通过人手或手指13接近特别是接触用户界面12，导致相关传感器结构19、20与环境且如果存在的话与参考电极的电容耦合的变化，电容耦合的变化能够通过计量进行记录。从传感器结构19、20与环境和/或与参考电极的电容耦合的所记录的变化，然后可以推断用户输入。

在根据本发明的操作员控制装置的该示例性实施例中，用户界面12被进一步点亮，用户界面12的照明由以led形式布置在背面的发光源17提供，led配置为从背面照亮用户界面12，用户界面12具有相应的透明配置，使得光也被用户感知为照明。

从而由发光源发射的光线不被传感器装置14a和14b特别是其传感器结构19、20阻挡，后者相应地是半透明配置并且特别地由氧化铟锡制造并且气相沉积在用户界面12的背面上。

根据本发明的相应的梳状配置以及位于相关的公共用户输入面板18下方的第一传感器结构19和第二传感器结构20的啮合布置允许以简单的方式冗余地记录用户输入，传感器结构19和20布置成彼此间隔开短的距离，使得每个用户输入导致两个传感器结构19、20与环境和/或与参考电极的电容耦合的变化。印刷电路板15上的微控制器(在此没有更详细地表示)可以用来并行评估第一传感器装置14a和第二传感器装置14b的两个捕获的传感器信号。特别地，为了安全相关的功能所需要的冗余评估是可能的，捕获的传感器信号首先能够彼此比较，其次能够用于相互的合理化。

这种布置中的传感器结构19和20不仅用于记录与环境和/或与参考电极(这里未示出)的电容耦合，而且可以至少各自作为有源屏蔽元件和作为参考电极被连接。

图3示意性地示出了用于根据本发明的操作员控制装置的可替代示例性实施例的传感器结构19和20的可能的替代配置和布置，其中在该示例性实施例中，输入屏幕11具有两个用户输入面板18，每个用户输入面板18具有在每种情况下带有第一传感器结构19和第二传感器结构20的相关的传感器系统。传感器系统的传感器结构19和20各自布置在相关的用户输入面板18下方，并且每个以梳状方式配置且每个以互相啮合的方式布置，使得在每个用户输入面板18中可以通过第一传感器结构19和第二传感器结构20分别冗余记录用户输入。

为了简化根据本发明的操作员控制装置的设计，第一传感器结构19分别彼此连接，使得仅需要一个连接触点用于电耦合到印刷电路板15和微控制器。公共传感器结构19的另一个优点在于，该传感器结构19可以同时用作用于操作员控制装置10的所有传感器系统的控制传感器，这允许特别简单和有效地合理化所捕获的传感器信号。

图4至6示意性地示出了用于根据本发明的操作员控制装置的传感器结构19和20的其他可能的替代配置和布置，图4中示出的传感器系统具有蜿蜒配置的另外的电导体21，其设置在第一传感器结构19和第二传感器结构20之间，该另外的电导体在该示例性实施例中同样布置在与第一传感器结构19和第二传感器结构20相同的平面中，并且可连接和可以作为有源屏蔽元件操作。为此，电导体21尤其可以具有施加在其上的限定的电势uae，其跟踪或遵循施加到传感器结构19和20之一的传感器信号，而至少一个传感器结构19或20与环境和/或与参考电极(这里未示出)的电容耦合的变化被记录，参见图11和12。

在图5中所示的传感器结构19和20的情况下，与之前的示例性实施例相反，传感器结构20不像传感器结构19那样以梳状方式配置，而是蜿蜒的，但是根据本发明同样布置成以便与第一传感器结构19啮合。

图6示出了根据本发明的操作员控制装置的传感器结构19、20的配置和布置的另一示例性实施例，其中第一传感器结构19和第二传感器结构20在这种情况下均被蜿蜒地配置，但根据本发明同样以相互啮合的方式布置。

在上述根据本发明的操作员控制装置的情况下，使用根据本发明的方法，首先通过压敏传感器装置16并且还借助于第一电容式传感器装置14a和第二电容式传感器装置14b来识别用户输入。

为了阐明电容式传感器装置14a和14b的操作方式，特别是为了解释根据本发明的方法，图7示出了用于根据本发明的操作员控制装置的电容式传感器装置的示意性框图的细节。在图9中描绘了当使用根据本发明的方法时应用于传感器结构19的电势u传感器的相关的示例性电势分布。

使用根据本发明的方法识别用户输入，特别是记录传感器结构的电容耦合，其中根据本发明的方法随后通过示例基于传感器结构19进行描述，借助于在第一扫描周期az1，参考电容22和电容耦合到环境的传感器结构19在时段t1中的第一步骤中以限定的方式充电，例如参考电容被充电为5v，且传感器结构19如图所示为0v，并且随后参考电容器22和传感器结构19在第二步骤t2中被短路。在时段t3中的第三步骤中，评估装置23(其在该示例性实施例中是布置在印刷电路板上的微控制器)然后记录并评估在参考电容22和传感器结构19之间产生的电势u传感器。从在传感器结构19上产生的电势u传感器(该电势传递传感器结构19与环境的电容耦合)，随后可以推断在传感器装置14a的检测区域中是否存在人手或手指13等或者是否已经进行用户输入。

首先，参考电容22通过开关sw1和sw3闭合和开关sw2打开而被充电。测量电容c环境通过开关sw3和sw1打开和开关sw2闭合而被充电。一旦测量电容c环境被充电，开关sw2随后同样再次打开。

然后通过闭合开关sw3来实现短路并且使得在参考电容22和测量电容c环境上产生相同的电势u传感器，所得到的电势u传感器基本上基于第一和第二电势以及基于参考电容22的大小和基于测量电容c环境的大小而产生。如果测量电容c环境与参考电容22具有大致相同的大小，则产生约为大小一半的电势u传感器，即在这种情况下，5v的大小促使在传感器结构19上产生约2.5v的电势。

如果在传感器装置或传感器结构19的检测区域中没有人手或没有手指13等，则产生电势分布u传感器-1。相反，如果在传感器结构19的检测区域中存在人手或手指13等，则获得不同的电势分布，这里通过示例由电势分布u传感器-2来描绘。从获得的电势u传感器-1或u传感器-2，可以推断在传感器结构19的检测区域中是否存在人手13。

在记录施加到传感器结构19和参考电容22的电势u传感器期间，如果开关sw3再次打开，则传感器结构19可能已经具有再次施加至其的限定的电势，例如用于下次扫描以识别用户输入或用于其他目的。

为了进一步提高记录精度，还可能的是，在第二扫描周期az2中，参考电容22也随后以0v的第二电势充电，并且在第一步骤t4中测量电容c环境以5v的第一电势充电，也就是说相对于第一扫描周期az1相反。

在进一步的步骤t5中，参考电容22以及由传感器结构19和环境形成的测量电容c环境然后再次短路，并且在进一步的步骤t6中，还可以记录在测量电容c环境和参考电容22之间产生的所得到的电势u传感器。

结果，获得了可被评估的电势差u1和u2，而不是绝对电势值u传感器-1和u传感器-2，这允许获得更好的识别精度。特别地，在这种情况下，不再需要校正或去除影响绝对电势值u传感器-1和u传感器-2的扰动、稳态、电容耦合，或者在这方面相应地校准传感器装置14a、14b。

为了提高记录精度，特别是提高不同大小的测量和参考电容22的分辨率，有利的是在每种情况下，参见图10，重复第一扫描周期az1和第二扫描周期az2的前两个步骤t1和t2以及t4和t5，因为以这种方式，所得到的电势u传感器接近电势差的一半。

图8示出了根据本发明的图1的操作员控制装置10的电容式传感器装置14a和14b的示意性框图的细节，其中与仅用于解释的图7中的描述相反，在根据本发明的操作员控制装置10的情况下，传感器结构20借助于开关sw4、sw5和sw6可额外地连接作为参考电极20，并且可以具有施加至其的限定的电势，从而可以将第一传感器结构19与参考电极(其在此情况下由第二传感器结构20形成)的电容耦合记录在与参考状态相比较的传感器结构19与参考电极20的电容耦合cref中，其中在第一传感器结构19的检测区域中的用户输入引起与传感器结构19相关的可记录变化。

在这种情况下，已经发现特别有利的是，如果参考电极20在另外的扫描周期中特别是在第二扫描周期az2和/或第三和/或第四扫描周期中连接，因为当相应地选择施加到参考电极20的电势时，这导致电势差u1或u2的增加，由此可以实现更好的分辨率且因此实现更高的识别精度。这就是说，电势分布u传感器1和u传感器2然后处于不同的水平。

特别有利的是，如果传感器结构19与环境的电容耦合的变化以及传感器结构19与参考电极20的电容耦合的变化被直接连续地、特别是依次地、特别优选是交替地记录。这允许实现特别高的识别精度，因为可以获得多个电势值u传感器1和u传感器2或电势差u1和u2，这些值可以几乎任意地相互抵消以便消除或补偿测量误差和稳定状态偏移等，和/或增加分辨率从而提高传感器装置的精度或灵敏度。

优选地，第一传感器结构19与环境以及与参考电极(其中第二传感器结构20形成参考电极)的电容耦合，并且随后但是仅在这样稍微交错的时间处，使得安全相关的功能所需的第一和第二传感器装置的传感器信号的合理化继续是可能的，第二传感器结构20与环境以及与参考电极的电容耦合，其中在这种情况下第一传感器结构19形成参考电极，在每种情况下被交替地轮流记录。

如果根据本发明的操作员控制装置具有附加的屏蔽元件，例如如图4所示，以另外的电导体21或作为屏蔽元件的传感器结构的形式，则屏蔽元件具有优选地在记录传感器结构与环境和/或与参考电极的电容耦合期间被施加至其的限定的电势，特别是跟踪或遵循施加到相关传感器结构的电势uae，参见图11和12，图11示意性地示出了可施加到有源屏蔽元件的跟踪电势uae的示例性有利分布。

在这种情况下，当施加到传感器结构的电势u传感器增加时，电势uae增加，且当施加到传感器结构的电势u传感器减少时，电势uae减少。这种电势施加到屏蔽元件已经实现了良好的屏蔽性能。

通过使用具有来自“microchip”公司的微控制器的传感器系统，可以实现这种类型的电势分布uae，例如借助于相关的屏蔽元件电连接到特别为此设置在微控制器上的i/o引脚。微控制器相应地配置为基于传感器装置的状态将所示出的电势分布施加到该引脚。

为了更好地屏蔽，施加到屏蔽元件的限定的电势uae应尽可能遵循施加到传感器结构的电势u传感器，优选地如图12所示。图12示意性地示出了有源屏蔽元件的电势uae的分布，其具有几乎相同的曲线分布，具有的绝对电势值与施加到传感器结构的电势u传感器几乎相同，因此遵循施加到传感器结构的电势u传感器的分布。

同样可以通过使用具有来自“microchip”公司的微控制器的传感器系统来实现该电势分布uae，在这种情况下相关屏蔽元件连接到为此设置在微控制器上的不同引脚，具体地称为“dacout”引脚。微控制器相应地配置为基于传感器装置的状态将所示出的电势分布施加到该引脚。

自然地，在不脱离专利权利要求的内容的情况下，可以进行多种修改，特别是设计类型的修改。