专利名称：功率有效电容检测方法
技术领域：
本发明是关于电容感测器领域，具体的讲是一种功率有效电容检测方法及模块。
背景技术：
电容感测器存在用于电子系统的许多可用的输入设备。此等输入设备的实例包括键盘、操纵杆、触摸式屏幕、机械鼠标、光学鼠标、触敏(touch)感测器等。触敏感测器依不同技术而定包括阻抗薄膜位置感测器、表面声波感测器、高感度 压电式感测器、光学感测器，或电容感测器。在先前技术中论述了各种技术的优点以及缺点，然而，应注意，通常，当前认为电容感测器具有高敏感度以及可靠度。通常也认为电容感测器具有较长产品寿命且节约成本。
发明内容
根据本发明，提供一种产生为电容感测器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的方法，方法包含引起电容感测器上的电压改变至少一次；以及通过量测至少一时间间隔来产生为电容感测器的电容的单调函数的时间间隔量测结果，在至少一时间间隔的每一者期间，感测器上的改变的电压在两个预定值间变动，其中若通过量测至少两个时间间隔来产生时间间隔量测结果，则量测为累积的，且其中对应于至少一时间间隔中的至少一者的预定值均为非零的。
根据本发明，也提供一种用于产生为电容感测器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的模块，模块包含用于引起电容感测器上的电压改变至少一次的构件；以及用于产生为电容感测器的电容的单调函数的时间间隔量测结果的构件，其包括用于量测感测器上的改变的电压在两个预定值间变动的时间间隔的构件，或用于累积量测至少两个时间间隔的构件，在至少两个时间间隔的每一者期间，感测器上的改变的电压在两个预定值间变动，其中对应于至少一量测时间间隔的预定值均为非零的。根据本发明，进一步提供一种电容检测方法，电容检测方法包含引起电容感测区域中的至少一电容感测器上的每一电压改变至少一次；针对至少一电容感测器中的每一者，通过量测至少一时间间隔来产生为电容感测器的电容的单调函数的时间间隔量测结果，在至少一时间间隔的每一者期间，感测器上的改变的电压在两个非零的预定值间变动，其中若通过量测至少两个时间间隔来产生时间间隔量测结果，则量测为累积的；以及分析对应于至少一电容感测器的至少一产生的时间间隔量测结果，以检测到或未检测到接近电容感测区域的对象的存在。根据本发明，更进一步提供一种电容检测系统，电容检测系统包含电容感测区域，其包含至少一电容感测器；电容测定模块，其经组态(Configure)以引起电容感测区域中的至少一感测器上的每一电压改变至少一次，且经组态以针对电压被改变的至少一感测器中的每一者产生为电容感测器的电容的单调函数的时间间隔量测结果，测定模块包括至少一计数器，其中每一计数器对应于一感测器，且经组态以量测对应感测器上的改变的电压在两个非零的预定值间变动的时间间隔，或经组态以累积量测至少两个时间间隔，在至少两个时间间隔的每一者期间，对应感测器上的改变的电压在两个非零的预定值间变动；以及控制器模块，其经组态以分析对应于至少一电压被改变的至少一感测器的至少一产生的时间间隔量测结果，以检测到或未检测到接近电容感测区域的对象的存在。
为了理解本发明以及明白如何可在实践中执行本发明，现将参看附图来仅作为非限制性实例而描述较佳实施例。图I为根据本发明的实施例的电容检测系统的方块图。
图2A为根据本发明的实施例的电容感测区域模块中的电容感测器的布局的说明。图2B为根据本发明的实施例的电容感测区域模块中的电容感测器的布局的说明。图2C为根据本发明的实施例的四个电容感测器的说明。图3为根据本发明的实施例的电容检测系统的方块图。图4为根据本发明的实施例的电容检测系统的详细方块图。图5为根据本发明的实施例的关于一电容感测器的详细电容检测系统的方块图。图6说明根据本发明的各种实施例的当相关联感测器充电时与计数器的操作相关的时序图。图7说明根据本发明的各种实施例的当相关联感测器放电时与计数器的操作相关的时序图。图8为根据本发明的实施例的频率产生器的方块图。图9为根据本发明的实施例的用于组构抖动的方法的流程图。图10说明根据本发明的实施例的累积循环的时序图。图11说明根据本发明的实施例的关于与X感测器以及Y感测器相关联的计数器的时序图。图12说明根据本发明的实施例的关于与X感测器以及Y感测器相关联的计数器的时序图。图13说明根据本发明的实施例的关于与X感测器以及Y感测器相关联的计数器的时序图。图14为根据本发明的实施例的手动模式方法的流程图。图15为根据本发明的实施例的自动模式方法的流程图。图16为根据本发明的实施例的控制器模块的方块图。图17为根据本发明的实施例的电容检测方法的流程图。图18为根据本发明的实施例的逻辑坐标栅格的说明。图19为说明根据本发明的实施例的存在检测算法的图表。
图20为说明根据本发明的实施例的位置检测算法的图表。图21为根据本发明的实施例的(平衡的)测定数据的图表。图22为根据本发明的实施例的功率有效电容检测方法的流程图。图23为根据本发明的实施例的感测器的布局的说明。图24为根据本发明的实施例的功率有效电容检测方法的流程图。附图标号100:电容检测系统105:电容测定模块115:电容感测区域模块125:感测器接口模块
135 :逻辑模块145 :控制器模块155:控制器接口228 :基板230:导电板232 :感测器234 :感测器236 :感测器238 :感测器310 比较器模块320 :充电/放电模块330 :计数器模块337:时间间隔340 :时钟模块360 :充电/放电控制指示375 :输入时钟380:计数器启用指令410:比较器410N :比较器420 :充电/放电电路420N :充电/放电电路430 计数器430N :计数器442 :计数器时钟444:频率产生器448:模式暂存器450 :控制暂存器452 :抖动产生器暂存器454:状态设定暂存器470 :计数器启用组态信号502:电容感测器511 :输出512 :启用模块513 :输出514 :第一比较器516 :第二比较器517 :低压位准518 :感测器电压519 :高压位准522 :充电/放电电路530:计数器537:时间间隔量测结果542 :计数器时钟560 :充电/放电控制信号570 :计数器启用组态信号580 :计数器启用信号602 :时序图604 :时序图605 :时序图606 :时序图608:时序图610 :时序图612:时序图614:时间点616:时间点618:时间点620:时间点626:时间点704:时序图705 :时序图722:时间点724:时间点
841 :频率变换模块843 :混合器模块845:抖动产生器模块846:测定频率847 :抖动849 :变换频率900 :方法902 :阶段904 :阶段906 :阶段908 :阶段IO28 :时序图1032:时间点1034:时间点1102:时序图1104:时序图
1202:时序图1208 :时序图1210:时序图1302 :时序图1308:时序图1310 :时序图1400 :手动模式方法1402 :阶段1404 :阶段1406 :阶段1408 :阶段1410 :阶段1412 :阶段1414 :阶段1500:自动模式方法1502:阶段1504 :阶段1506 :阶段1508 :阶段1510 :阶段1512 :阶段1602 :互动模块1604 :校准模块1610 :存在检测模块1620 :位置检测模块1630 :偏移计算模块1640 :存储器1650 :传输模块1700 :方法1701 :阶段1702 :阶段1704 :阶段1706 :阶段1708 :阶段1710 :阶段1712 :阶段1716 :阶段1718 :阶段1722 :阶段1724 :阶段1902 :触摸高位准1904 :触摸低位准1906 (平衡的)测定数据 1908 :点1910:点2002:触摸高位准2004 :触摸低位准2006 (平衡的)测定数据2008:点2012 :噪声容限位准2014:最大点位准2016:点2018:点2020:点2022 :点2102 :(平衡的)测定数据2104 :(平衡的)测定数据2106:曲线4101:比较器4201:充电/放电电路4301 :计数器2B01:电容感测器
2B02:电容感测器2B03:电容感测器2B04:电容感测器2B05:电容感测器2B06 电容感测器2B07 电容感测器2B08:电容感测器2B09:电容感测器2B10:电容感测器2C01 :感测器2C02:感测器2C03:感测器2C04:感测器Xl :行 X2 :行X3 :行X4 :行X5 :行X6 :行X7 :行X8 :行X9 :行XlO :行Xll :行X12 :行Yl :列Y2 :列Y3 :列Y4 :列Y5 :列Y6 :列Y7 :列Y8 :列Y9 :列YlO :列Yll :列Y12 :列
具体实施例方式本文描述使用一或多个电容感测器检测对象的存在及/或位置的本发明的实施例。本说明书中对“一实施例”、“实施例”、“一些实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、“各种实施例”或其变化的提及意谓结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包括于本发明的至少一实施例中。从而，短语“一个实施例”、“一实施例”、“一些实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、“各种实施例”或其变化的出现未必参照所述相同实施例。应了解，为了清晰起见描述于个别实施例的上下文中的本发明的一些特征也可在单一实施例中组合而提供。相反地，为了简短起见而描述于单一实施例的上下文中的本发明的各种特征也可分别地或以任何适当的子(sub)组合来提供。图I、图3、图4、图5、图8以及图16为根据本发明的各种实施例的电容检测系统100及/或系统100的元件的方块图。应理解提供电容检测系统100及/或系统100的元件的功能性至特定方块图中的区块中的划分，以有助于读者理解且因此不应认为此划分具约束性。在本发明的一些实施例中，系统100及/或系统100的元件可包含比本文图中所说明的区块少、多，及/或与其不同的区块。在本发明的一些实施例中，可将系统100及/或系统100的元件的功能性不同地划分至本文图中所说明的区块中。在本发明的一些实施例中，可将系统100及/或系统100的元件的功能性划分至比本文图中所示的区块少、多，及/或与其不同的区块中。在本发明的一些实施例中，系统100及/或系统100的元件可包括额外的功能性、比本文所描述的功能性少的功能性，及/或与其不同的功能性。在本发明的一些实施例中，表示为本文图中的区块的一或多个元件可具有比本文所描述的功能性更多、更少及/或与其不同的功能性。视实施例而定，表示为本文任何图中所示的区块的元件可被集中或相对于彼此而分散。图I为根据本发明的实施例的电容检测系统100的最高阶层方块图。在说明的实施例中，如下文将较详细阐释地，可将电容检测系统100用于存在的检测及/或位置的检测。在说明的实施例中，系统100包括电容感测区域模块115、电容测定模块105(其包括例如感测器接口模块125以及逻辑模块135)，以及控制器模块145。在说明的实施例中，控制器接口 155提供测定模块105与控制器模块145间的接口。模块105以及145中的每一者可由能够执行如本文所定义以及阐释的功能的软件、硬件及/或固件的任何组合所组成。电容检测系统100的模块115、105以及145可被 集中或相对于彼此而分散。举例而言，假定触控板或键作为输入设备，则在一实施例中，控制器模块145可连同电容感测区域模块115以及测定模块105而包括于触控板或键中，而在另一实施例中，控制器模块145可定位于触控板或键外部。在一实施例中，电容感测区域115中的每一电容感测器具有由介电材料所分离的两个导体，其中大多数能量发现于导体间。接近特定电容感测器的指状物或任何其他对象改变所述特定电容感测器的电容。(指状物或任何其他对象可接近电容感测区域模块115，例如，触摸至少包括电容感测区域115的诸如触控板或键的输入设备的覆盖层)。在一些实施例中，测定模块105尤其经组态以在每一累积循环期间对电容感测区域115中的电容感测器充电/放电一次或多次，且产生可由控制器模块145用以检测指状物或其他对象的存在及/或位置的数据。在下文中，自电容测定模块105提供至控制器模块145的数据在一些实施例中称作“测定数据”。假定n > I (也即，在电容感测区域115中存在一个以上的感测器)的实施例，电容感测区域115中的多个感测器视实施例而定可划分成或可不划分成与不同轴相关联的感测器。举例而言，在一些情形中，多个感测器110当需要关于一个以上的维度检测指状物或其他对象的位置时可划分成与不同轴相关联的感测器，且当不需要检测位置或仅需要关于一维度检测位置时可不划分成与不同轴相关联的感测器。在一实施例中，电容感测区域模块115中的多个电容感测器的布局类似于美国专利第4，550，221号中所描述的布局，所述美国专利以引用方式并入本文中。为了读者的便利起见，图2A说明电容感测区域模块115中的电容感测器的布局的一实施例，其类似于在美国专利第4，550，221号中所说明以及描述的电容感测器的布局。如在图2A的实施例中所展示地，电容感测区域模块115包括基板228，例如，印刷电路板(PCB)，其支撑导电板230的第一以及第二交错紧密间隔的阵列。导电板230例如由作为覆盖层的绝缘薄层覆盖。举例而言，导电板230可为沈积于基板228的顶部表面上的导电金属薄板。以行以及列来排列第一阵列的板。作为非限制性实例，在图2A中，以十三行以及十二列来排列第一阵列的板(在下文中称作X感测器)。举例而言，感测器236以及238为X感测器的实例。第二阵列由也以行以及列所排列的板组成。作为非限制性实例，在图2A中，以十二行以及十三列来排列第二阵列的板(在下文中称作Y感测器)。举例而言，感测器232以及234为Y感测器的实例。在一实施例中，选择列Y1-Y12以及行X1-X12的板230的尺寸以及间隔，使得当指状物或另一对象置放于感测器附近(例如，接触绝缘层)时，指状物或其他对象的存在改变周围大地(ambient ground)与列H-Y12中的至少一者(也即,Y感测器中的至少一者中的电容改变)以及行X1-X12中的至少一者(也即，X感测器中的至少一者中的电容改变)的板的间的电容。尽管在图2A中感测器展示布局于栅格中，但可使用任何适当布局。举例而言，图2B说明根据本发明的另一实施例的模块115中的十个电容感测器(2B01至2B10)的布局。尽管在图2A中Y感测器以及X感测器展示为钻石形，但在其他实施例中可代替地使用允许感测器适当地间隔开的任何形状(例如，圆形、正方形等)。举例而言，图2C展示四个感测器，2C01至2C04具有不同形状。尽管在图2A中展示十二个X感测器以及十二个Y感测器，但X感测器以及Y感测器的数目并不由本发明限于图2A中所出现的数目。举例而言，在一实施例中，可存在十二个X感测器以及十五个Y感测器。视实施例而定，可在任何适当坐标系统中使用任何适当数目的维度来表示接近电容感测区域115的对象的位置检测。坐标系统的实例包括笛卡尔坐标系统、极坐标系统、圆 柱坐标系统、球坐标系统、地理坐标系统等。再次参看图I的实施例，其中感测器接口模块125以及逻辑模块135展示为测定模块105的分离区块。应显而易见在本发明的一些实施例中，可由单一区块来表示感测器接口模块125以及逻辑模块135的功能性，及/或可将感测器接口模块125以及逻辑模块135中的任一者或每一者的功能性划分至多个区块中。图3说明根据本发明的实施例的电容检测系统100，其中感测器接口 125以及逻辑模块135各自划分至子区块中。在图3中所说明的实施例中，感测器接口模块125包括比较器模块310以及充电/放电模块320，而逻辑模块135包括计数器模块330以及时钟模块340。模块310、320、330以及340中的每一者可由能够执行如本文所定义以及阐释的功能的软件、硬件及/或固件的任何组合所组成。在图3中所说明的实施例中，输入时钟375经提供至时钟模块340，且输入时钟375的源并不受本发明限制。举例而言，输入时钟375可为电容检测系统100的系统频率、包含电容检测系统100的系统的系统频率、由控制器145提供、由模块105内部产生等。时钟模块340尤其经组态以将充电/放电控制指示360提供至充电/放电模块320。充电/放电模块320尤其经组态以基于接收的充电/放电控制指令360来对电容感测区域模块115中的电容感测器充电及/或放电。比较器模块310尤其经组态以基于充电的电容感测器及/或放电的电容感测器上的电压来将计数器启用指令380提供至计数器模块330。计数器模块330尤其经组态以在启用时执行，从而，量测反映充电及/或放电的电容感测器的电容的时间间隔。量测的时间间隔337(其为测定数据的实例)经由控制器接口 155提供至控制器145，及/或可提供至电容检测系统100中或包括电容检测系统100的系统中的任何其他模块。注意，时间间隔可为电容感测器的电容的函数，且因此时间间隔(例如，与感测器相关联的量测的时间间隔337)的量测可在一些情形中替代量测感测器的电容。因此，现提供电容与时间的间的关系的简短阐释。如此项技术中所熟知地，流过电容器的电流i由以下方程序给出i = CA
at
其中C为电容器的电容，且
权利要求
1.一种电容检测方法，其特征在于，该方法包含 判定自接近包括至少一电容感测器的电容感测区域的对象的存在的检测以来是否已流逝一预定量的时间；以及 若判定已流逝所述预定量的时间，则引起随后尝试来检测所述对象是否接近所述电容感测器区域，以相较于已判定未流逝所述预定量的时间时消耗较少的功率； 其中，所述引起包括引起所述随后尝试是在相较于在已判定未流逝所述预定量的时间时的较迟时间发生。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述引起包括 在所述随后尝试中引起所述电容感测区域中的至少一电容感测器的充电以及放电是在相较于已判定未流逝所述预定量的时间时的较迟时间发生。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，所述引起包括 在所述随后尝试中，在相较于已判定未流逝所述预定量的时间时的较迟时间来接收或处理数据，其中所述数据经处理以检测所述对象的存在。
4.如权利要求I所述的方法，其特征在于，该电容感测区域是一触控板或键的输入设备的覆盖层。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电容感测区域包括排列在两个维度中的电容感测器的两个阵列，且其中在所述随后尝试中所充电以及放电的所述电容感测器均来自所述阵列中的一阵列。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述随后尝试中所充电以及放电的所述感测器包括所述阵列中之一阵列中的所有感测器。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述随后尝试中所充电以及放电的所述感测器包括少于所述阵列中之一阵列中的所有感测器的感测器。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电容感测区域包括排列在两个维度中的电容感测器的两个阵列，所述方法还包含若判定未流逝所述预定量的时间，则在所述随后尝试中所充电以及放电的所述电容感测器包括来自所述阵列中的每一阵列的感测器。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，若判定未流逝所述预定量的时间，则在所述随后尝试中所充电以及放电的所述电容感测器包括所述电容感测区域中的所有感测器。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包含 若判定未流逝所述预定量的时间，则引起随后尝试来检测对象是否接近所述电容感测器区域，以相较于已判定为已流逝所述预定量的时间时消耗较多的功率。
全文摘要
本发明提供一种功率有效电容检测方法，该方法包含判定自接近包括至少一电容感测器的电容感测区域的对象的存在的检测以来是否已流逝一预定量的时间；以及若判定已流逝所述预定量的时间，则引起随后尝试来检测所述对象是否接近所述电容感测器区域，以相较于已判定未流逝所述预定量的时间时消耗较少的功率。
文档编号G06F3/044GK102707850SQ20121004558
公开日2012年10月3日 申请日期2008年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者伏莱第米尔·阿布拉默, 叶海滋卡尔·福来德曼, 尼尔·塔歇尔, 艾纳·诺维斯基, 马克·卢克亚尼契夫 申请人:新唐科技股份有限公司