УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ОРГАНА УПРАВЛЕНИЯ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
CONTROL DEVICE OF CONTROL BODY IN VEHICLE

Изобретение относится к управляющему устройству органа управления в транспортном средстве, с приемным устройством, которое относится к органу управления и в которое человеком могут вводиться сигналы.
Это управляющее устройство выполнено с помощью коммуникации в ближней зоне таким образом, что возможна идентификация человека, причем, в особенности, может быть реализовано различие между пассажиром, сидящим рядом с водителем, и водителем, или вообще распознавание водителя.
Для этого необходимо убедиться в том, что определенные действия, т.е. вмешательство в управление приборами, например выбор ступени передач при автоматической коробке передач, были выполнены именно водителем.
Из документа DE 4301160С2 известно соответствующее управляющее устройство, при котором сиденье водителя и сиденье сидящего рядом пассажира маркировано специальным сигналом. В этом известном случае сиденью водителя и сиденью сидящего рядом пассажира однозначно соответствуют сигналы, которые отличаются только по частоте.
Через каркас сиденья или соответствующую поверхность ввода маркерный сигнал вводится в человека, находящегося на соответствующем сиденье. Соответствующий исполнительный орган, т.е. орган управления, дополнительно выполнен в виде приемника сигнала. При срабатывании соответствующего исполнительного или управляющего органа тело соответствующего человека образует сигнальную цепь для маркерного сигнала. Кроме специфической частоты сигнала орган управления распознает человека, выполнившего ввод, и может выполнить или отменить соответствующие действия.
Как ввод маркерного сигнала, так и его передача могут колебаться в большом диапазоне. Максимальные значения сигнала на исполнительном или управляющем приемном элементе могут отличаться в 100 раз. Это зависит от того, в какую одежду одет человек, или от того, используется ли на водительском сиденье подушка, или от того, надеты ли на руках у человека, выполняющего ввод, например, зимой - перчатки.
В случае известного управляющего устройства па основе силы сигнала, регистрируемого приемным элементом, решается, выполнено ли управление соответствующим лицом. При указанных выше упомянутых колебаниях силы сигнала такое решение не является удовлетворительным, поскольку только со сравнительно низкой точностью возможно установить порог для решения «Сигнал действительный/Сигнал не действительный».
Исходя из известного уровня техники, задача изобретения заключается в том, чтобы вышеупомянутое управляющее устройство органа управления в транспортном средстве выполнить таким образом, чтобы можно было установить с гораздо большей надежностью, чем в уровне техники, и со сравнительно меньшими технико-конструкторскими расходами, однозначный и точный порог для решения «Сигнал действительный/Сигнал не действительный».
Эта задача решена в соответствии с изобретением посредством того, что приемное устройство органа управления имеет первый и второй элементы ввода, которые расположены на определенном расстоянии относительно друг друга на одной контрольной оси.
Из физики известно, что электрическое или магнитное поле с увеличением расстояния до источника поля ослабевает с уменьшением градиента. Согласно изобретению расстояние между источником сигнала и органом управления может надежно определяться посредством определения градиента электрического или магнитного поля сигнала, причем магнитное поле связано с электрическим полем, соответственно, уравнениями Максвелла.
Для этого в качестве основы для измерения или для определения расстояния между источником сигнала и органом управления преимущественно используется частное при делении силы сигнала, зарегистрированного на первом элементе ввода приемного устройства, и силы сигнала, зарегистрированного на втором элементе ввода приемного устройства.
Поскольку в качестве масштаба для расстояния используется частное при делении обеих сил сигнала, расстояние зависит только от соотношения сил обоих сигналов и больше не зависит от абсолютных значений сил сигнала.
Сигнал, специфический для данного человека, может, например, отправляться с помощью передающего устройства, которое носит этот человек.
Если альтернативно в качестве сигнала используется электрическое поле, которое вводится в данного человека, различные факторы при вводе сигнала в человеческое тело не играют роли. То же самое действительно для переходной характеристики человеческого тела. Наличие перчаток также не оказывает влияние на определение расстояния.
Преимущественно первый и второй элементы ввода приемного устройства выполнены в виде датчика напряженности электрического поля.
Датчики напряженности электрического поля со стороны приемного устройства целесообразно выполнить в виде датчиков магнитного поля, с помощью которых может обрабатываться сигнал, специфический для данного человека, посылаемый передающим устройством, или магнитное поле, соответствующее электрическому полю, которое вводится в человека. В соответствии с изобретением, тем самым возможно вводить электрическое поле в тело в виде сигнала, причем, однако, элементы ввода со стороны приемного устройства выполнены в виде датчиков магнитного поля, с помощью которых обрабатывается магнитное поле, соответствующее электрическому полю.
Принципиально возможно датчики напряженности электрического поля со стороны приемного устройства выполнить в виде пластин возбуждения.
В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения датчики напряженности электрического поля со стороны приемного устройства можно выполнить в виде катушек возбуждения. Катушки возбуждения могут обрабатываться со свободным потенциалом, и они имеют сравнительно малое полное сопротивление, которое значительно меньше, чем полное сопротивление пластин возбуждения. Чувствительность катушек возбуждения зависит от числа витков обмотки, что можно реализовать с исключительно малыми расходами.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом выполнения чувствительность катушек возбуждения можно значительно увеличить, если перед каждой катушкой возбуждения установить конденсатор, который вместе с ней образует резонансный контур, который настроен на частоту электрического поля, работающего в виде сигнала.
Управляющее устройство имеет звено связи, с помощью которого сигнал может вводиться в тело человека и которое может располагаться, например, на сиденье транспортного средства или на рулевом колесе.
С помощью не дорогостоящих технических устройств можно обеспечить распознавание различных людей, находящихся в транспортном средстве, если определение различных людей, находящихся в транспортном средстве, или сигналов, соответствующих различным сиденьям в транспортном средстве, реализуется с помощью ввода соответствующих сигналов в предварительно заданной последовательности. Так, например, сначала можно отправлять сигнал, соответствующий сиденью водителя, затем, через определенный интервал времени, сигнал, соответствующий сиденью пассажира, сидящего рядом с водителем, затем, через тот же интервал времени, сигнал, соответствующий заднему сиденью справа, затем, через тот же интервал времени, сигнал, соответствующий заднему сиденью слева, прежде чем, затем - например, через значительно больший интервал времени - снова отправляется сигнал, соответствующий сиденью водителя. Другие отличия между сигналами, соответствующими различным людям или сиденьям в автомобиле, после этого не требуются.
В соответствии с предпочтительной конструкцией предложенного в изобретении управляющего устройства первый элемент ввода и второй элемент ввода можно рассчитать таким образом, что регистрируемые ими силы сигналов при предварительно заданном интервале, например, при интервале включения, между ними и источником сигнала, равны по величине. С помощью соответствующим образом рассчитанных элементов ввода можно, особенно просто с технической точки зрения, выполнить выключатель, зависящий от расстояния. Вычисление частного при делении силы сигналов, зарегистрированных приемными устройствами, может не выполняться, поскольку в управляющем устройстве только еще должно решаться, составляет ли частное больше или меньше 1, или какой из двух поступивших сигналов больше или сильней. Если интервал времени, в течение которого сигнал проходит от источника сигналов, больше, чем предварительно заданный интервал времени или интервал включения, то сигнал элемента ввода, который находится дальше от источника сигналов, больше, чем сигнал элемента ввода, который находится ближе к источнику сигнала. Если интервал времени, в течение которого сигнал проходит от источника сигналов и элементами ввода, точно соответствует предварительно заданному интервалу времени, или интервалу включения, то силы сигналов обоих элементов ввода точно равны. Если интервал времени, в течение которого сигнал проходит от источника сигналов и обоими элементами ввода, меньше, чем предварительно заданный интервал времени или интервал включения, то сила сигнала элемента ввода, который находится ближе к источнику сигнала, больше, чем сила сигнала элемента ввода, который расположен дальше от источника сигналов.
С помощью не дорогостоящего технического способа можно выполнить соответствующий расчет элементов ввода, если пластина возбуждения или катушка возбуждения элемента ввода, который расположен дальше от источника сигналов, имеет большую площадь, или, соответственно, имеет большее число витков, чем пластина возбуждения или катушка возбуждения элемента ввода, который расположен ближе к источнику сигналов.
С помощью не дорогостоящего технического способа можно получить поясненный выше расчет элементов ввода, если элемент ввода, расположенный ближе к источнику сигналов, имеет, соответственно, рассчитанный, дополнительно включаемый аттенюатор сигнала.
Далее изобретение более подробно поясняется в соответствии с вариантом выполнения со ссылкой на чертеж, на котором представлена принципиальная схема варианта выполнения предложенного в изобретении управляющего устройства органа управления в транспортном средстве.
Человек 1 занял место на сиденье транспортного средства 2. Внутри транспортного средства, которое, впрочем, на фигуре не показано, с сиденьем 2, предусмотрен орган управления 3, который служит для включения, пуска, управления и т.д. дополнительно включенных устройств. Например, в качестве органа управления 3 может быть предусмотрена рукоятка рычага переключения передач или аналогичное устройство.
Орган управления 3 имеет одно приемное устройство 4. С помощью приемного устройства 4 человек 1, находящийся на сиденье 2 транспортного средства, может вводить управляющие сигналы в орган управления 3.
В представленном варианте выполнения предложенного в изобретении управляющего устройства в сиденье 2, или на сиденье 2 транспортного средства предусмотрено звено ввода 5, с помощью которого в тело человека 1 может вводиться специфический сигнал, при этом в случае предложенного в изобретении управляющего устройства речь идет об электрическом сигнале. Тело человека 1 является как бы источником сигнала.
Для того чтобы определить расстояние Е между рукой человека 1, являющейся частью человека 1, т.е. образующей источник сигнала, с одной стороны, и органом управления 3, с другой стороны, надежно и независимо от уровня сигнала, который вводится в человека 1, приемное устройство 4 органа управления 3 имеет первый элемент ввода 6 и второй элемент ввода 7.
Оба элемента ввода 6, 7 расположены на контрольной оси 8. Они расположены относительно друг друга по этой контрольной оси 8 на определенном расстоянии А.
Следует учесть, что электрический сигнал, который вводится в человека 1 с помощью звена ввода 5, является специфической характеристикой для сиденья 2 транспортного средства. В блоке обработки данных 9 приемного устройства 4, к которому подключен как первый элемент ввода 6, так и второй элемент ввода 7 приемного устройства 4, можно установить соответствие между принимаемым сигналом и соответствующим сиденьем в транспортном средстве. Посредством выполненной таким образом коммуникации в ближней зоне упомянутое выше управляющее устройство органа управления 3 перемещается в положение, при котором во время управления приемного устройства 4 можно определить, какой человек 1, находящийся в транспортном средстве, управляет органом управления 3. При этом возможно отличить водителя транспортного средства от другого находящегося в транспортном средстве человека. Таким образом, можно установить, что определенные управляющие действия могут быть выполнены исключительно водителем транспортного средства, а другие управляющие действия не могут быть выполнены водителем транспортного средства.
В представленном варианте выполнения управляющего устройства в блоке обработки данных 9 приемного устройства 4 определяется результат деления силы сигнала, зарегистрированной на первом элементе ввода 6 приемного устройства 4, на силу сигнала, зарегистрированной на втором элементе ввода 7 приемного устройства 4.
В блоке обработки данных 9 определяется градиент электрического или магнитного поля сигнала, который вернулся на сигнал, введенный в тело человека 1, причем магнитное поле связано с электрическим полем, соответственно, уравнениями Максвелла.
Соответственно, в случае данного варианта выполнения в качестве сигнала в тело человека 1 вводится электрическое поле, причем первый 6 и второй 7 элементы ввода приемного устройства 4 выполнены в виде датчиков магнитного поля или катушек возбуждения для анализа магнитного поля.
Вместо катушек возбуждения могут быть предусмотрены также пластины возбуждения. Однако форма выполнения элементов ввода 6, 7 в виде катушек возбуждения приводит к тому, что сигналы от катушек возбуждения могут обрабатываться со свободным потенциалом. Кроме того, катушки возбуждения имеют значительно меньшее полное сопротивление, чем альтернативно используемые пластины возбуждения.
В зависимости от требований, предъявляемых к приемному устройству 4 органа управления 3, в качестве катушек возбуждения могут быть предусмотрены выполненные элементы ввода 6, 7 с соответствующим числом витков.
Для увеличения чувствительности возможно, чтобы элемент ввода 6, 7, выполненный в виде катушки возбуждения, вместе с дополнительно предусмотренным конденсатором образовал резонансный контур, который настроен на частоту электрического сигнала, который вводится в тело человека 1.
Поскольку электрическое или магнитное поле с увеличением расстояния до источника поля или сигнала ослабевает с уменьшением градиента, в блоке обработки данных 9 приемного устройства 4 можно точно определить расстояние Е между органом управления 3 и источником сигнала, например, рукой человека 1. Точность определения расстояния зависит от уровня электрического сигнала, который принимается в приемном устройстве 4 органа управления 3 и вводится в человека 1.
На изображенной на чертеже принципиальной схеме, на которой обе катушки возбуждения показаны расположенными друг за другом на контрольной оси 8, предотвращается возможность перекрывания магнитного или электрического поля первой катушкой возбуждения относительно второй катушки возбуждения.
Обработка данных в блоке обработки данных 9 приемного устройства 4 производится посредством простого измерения и регистрации силы сигналов на обоих элементах ввода 6, 7 или катушках возбуждения. В качестве масштаба для оценки используется результат деления обеих зарегистрированных сил сигналов. Соответственно, оценка, т.е. определение расстояния Е, зависит исключительно от соотношения сил сигналов, зарегистрированных на обеих катушках возбуждения или элементах ввода 6, 7, и больше не зависит от абсолютных значений сил сигналов. Важно то, что расстояние А между обоими элементами ввода 6, 7 задается и определяется.
Какие-либо переменные коэффициенты связи, которые образуются при вводе электрического сигнала в тело человека 1 с помощью звена ввода 5, в отношении обработки данных в приемном устройстве 4 органа управления 3, не играют роли. Также передаточная характеристика тела человека 1 или, например, наличие перчаток влияет исключительно на абсолютные значения сил сигнала, а не на соотношение, которое определяется в блоке обработки данных 9 приемного устройства 4.
Чем меньше расстояние Е между источником сигнала, т.е. источником поля, и органом управления 3, тем больше соотношение между силами сигналов, зарегистрированных с помощью элементов ввода 6, 7, которое служит основой для определения, т.е. расчета расстояния Е.
В описанном выше варианте выполнения звено ввода 5, с помощью которого в тело человека 1 вводится электрический сигнал, предусмотрено на сиденье 2 транспортного средства. Однако возможно предусмотреть звено ввода не на сиденье транспортного средства, а на рулевом колесе.
В описанных выше вариантах выполнения элементы ввода 6, 7, расположенные на расстоянии друг от друга по контрольной оси, выполнены идентичными. Недостатком такого варианта выполнения является то, что элемент ввода 7, который расположен дальше от источника сигнала, например от руки человека 1, принимает сигнал со значительно меньшей силой. Поэтому при последующей обработке сигнала, т.е. в блоке обработки данных 9, при определенных условиях, требуется большее усиление сигнала для этого элемента ввода 7. Однако, с технической точки зрения, преимущественно, если для обоих элементов ввода 6, 7 используется идентичный путь прохождения сигнала.
Для этого, согласно другому варианту выполнения предложенного в изобретении управляющего устройства, элементы ввода 6, 7 рассчитаны таким образом, что при определенном и введенном интервале, т.е. интервале включения, между источником сигналов и обоими элементами ввода 6, 7, вводимый сигнал имеет то же самое значение. В случае если элементы ввода 6, 7 оснащены пластинами возбуждения, это можно реализовать посредством того, что пластина возбуждения элемента ввода 7, который находится дальше от источника сигналов, имеет большую площадь, чем пластина возбуждения элемента ввода 6, который находится ближе к источнику сигналов. Поскольку элементы ввода 6, 7 оснащены катушками возбуждения, катушка возбуждения элемента ввода 7, который находится дальше от источника сигналов, имеет больше витков, чем катушка возбуждения элемента ввода 6, который находится ближе к источнику сигналов.
Альтернативно возможно оснастить элемент ввода 6, который находится ближе к источнику сигналов, аттенюатором сигналов, который рассчитывается соответствующим образом и подключается дополнительно.
Поскольку элементы ввода 6, 7 рассчитаны таким образом, что силы сигналов, передаваемых ими в блок обработки данных при заранее заданном интервале, т.е. интервале включения, между элементами ввода 6, 7 и источниками сигналов, равны по величине, достаточно просто, с технической точки зрения, выполнить выключатель, зависящий от расстояния. Излишне определять соотношение между обеими силами сигналов, поскольку пока еще следует определить, является ли это соотношение между силами сигналов больше или меньше 1, или равно 1, что соответствует решению, какая из сил сигналов больше. Для этого достаточно простого компаратора.
Если расстояние Е между источником сигналов или человеком 1 и органом управления 3 больше, чем заранее введенный интервал, т.е. интервал включения, то сила сигналов элемента ввода 7, который находится дальше от источника сигналов, т.е. от человека 1, больше, чем сила сигналов элемента ввода 6, который находится ближе к источнику сигналов, т.е. к человеку.
Поскольку это расстояние Е соответствует заданному интервалу, т.е. интервалу включения, обе силы сигналов равны по величине.
Если расстояние Е между источником сигналов, т.е. человеком 1, и приемным устройством 4 меньше, чем заданный интервал, т.е. интервал включения, то сила сигналов элемента ввода 6, который находится ближе к источнику сигналов, т.е. к человеку 1, больше, чем от элемента ввода 7, который находится дальше от источника сигналов, т.е. от человека 1.