Universelles Bediensystem
Seit zwei Jahren arbeiten die Ingenieure bei der TRW Automotive Electronics & Components GmbH & Co. KG in Radolfzell an der Weiterentwicklung von berührungssensitiven Bedienflächen im Automobil, beispielsweise für Türbedienfunktionen, Luftausströmerfunktionen und Lenkradfunktionen. Aber auch komplette Systeme für Heizung, Belüftung und Klima sind damit bedienbar. Nach der derzeitigen Planung kommt das neue Bedienkonzept in einem Premium­ modell eines großen europäischen OEMs Anfang 2007 auf den Markt.
Das Konzept der sensitiven Bedienung basiert auf einem räumlich-kapazitiven System, einem Sensorfeld. Das Sensorgitter erzeugt ein räumliches Feld über einer Folie. Die Sensorfläche besitzt eine Auflösung von 40 Punkten pro Quadratmillimeter. Die Spaltenleitungen des Sensorfeldes werden einzeln oder gruppenweise auf Gleichge­wicht geprüft. Bei einer Störung des Gleichgewichtes, also der Veränderung der Kapazität wie beispielsweise durch die Berührung eines Fingers, verändert sich die Spannung der Sensorleitung. Die Abtastrate liegt bei minimal zehn Millisekunden. Dabei ist das kapazitive Feld über dem Sensor so abgeschirmt, dass es ausschließlich eine Finger­berührung erkennt.
Das Signal wird in einem ASIC (ei­nem applikationsspezifischen Cont­roller) ausgewertet. Dabei wird die genaue Position des "Störers" durch Wegrechnen der statistischen Ungleichgewichte und die Interpolation der Sensierungsergebnisse im Controller ermittelt und geprüft. In der Anwendung bedeutet dies, dass durch die Absolut-Positionserkennung auf einem bestimmten Punkt eine Funktion angewählt werden kann. Durch die Relativ-Erkennung kann ebenso ein Verstellen der Funktion durch Verschieben des Fingers beispielsweise von oben nach unten oder diagonal abgebildet werden.

Design folgt der Intuition
„Wir wollen die Gedankenwelt der Personen im Fahrzeug so gut als möglich unterstützen. Die intuitive Bedienung folgt häufig einer anderen Symmetrie als die von Innenraumdesignern. Und das lässt sich mit dem sensitiven Bedienkonzept sehr einfach darstellen", sagt Andreas Mail, Leiter Information-Electronic Design bei TRW in Radolfzell. Das ASIC ermittelt nur die Position und ein Controller ordnet der Position oder der Positions-änderung eine Richtung zu. Mittels eines hinterlegten Kennfeldes werden die Funktionen, wie Auf oder Ab der Fensterheber, definiert. Mit 8K ROM und 200 KB RAM ist der Controller mit seinem Arbeitsspeicher darauf ausgelegt, sämtliche Bedienfunktionen abzubilden. Die Informationen werden über Schnittstellen wie LIN und CAN in einem offenen System vernetzt.

Biegsames Sensorgitter: Dies erzeugt ein räumliches Feld über einer Folie. Die Sensorfläche besitzt eine Auflösung von 40 Punkten pro Quadratmillimeter.

Zahl der Komponenten reduziert
Das ASIC wertet standardmäßig zwölf mal zwölf Feldlinien aus, mehr als ausreichend für automobile Applikationen. Damit können auch zwei Sensorfelder, die mit einer geringeren Auflösung arbeiten, gesteuert werden. Damit werden die Komponenten minimiert und Kosten gesenkt. Grundsätzlich bietet das Bedienkonzept Kostenvorteile, weil nicht mehr für jede Funktion eine eigene Taste erforderlich ist und die geringere Variantenvielfalt durch Software abgedeckt werden kann. Das TRW-Bedienkonzept erlaubt im Innenraumdesign hohe Freiheitsgrade. Denn auch eine Folie kann Trägermaterial für die Sensorfläche sein. Damit lassen sich gekrümmte und sogar dreidimensionale Bedien­flächen gestalten. Dabei sitzen ASIC und Controller auf einer separaten Platine, die über Flachleiter mit der Sensorfläche verbunden ist. Die Folie über der Sensorfläche kann bis zu 2,5 Millimeter stark sein.
Die Ausbaustufe der Touch-Sensor­Technologie umfasst ein Multifunktions-Bedienteil mit Handschrifterkennung zur schnellen und intuitiven Bedienung von Fahrerinformations- und Kommunikationssystemen. Auf einem drei mal drei Zentimeter großen Feld kann der Fahrer einzelne Buchstaben, Zahlen oder Zeichen direkt mit seinem Finger auf den Touch-Sensor­Bereich schreiben.
Die Software erkennt die Eingaben und stellt den erkannten Buchstaben den entsprechenden Fahrzeugsystemen zur Verfügung. Zusätzlich kann der Buchstabe akustisch an den Benutzer zurückgemeldet werden, so­dass eine Eingabe nahezu ohne Blickwechsel möglich ist. Die Vorteile gegenüber herkömmlichen Bedienkonzepten sind Komfort und Geschwindigkeit, natürliche Handschrifterkennung und intuitive Eingabe durch Kompatibilität zwischen Bedienteil und Anzeigendisplay.

Quelle Bilder und Text Automobil-Elektronik (2005 Ausgabe 5)