低成本的电容式感测解码器的制造方法
【技术领域】
[0001]所公开的技术涉及电子系统，更具体地说，涉及一种适用于任何类型的计算设备的电容式感测解码器。
【背景技术】
[0002]读码器普遍存在于我们的日常生活中，让人类向电子设备或系统提供信息，而无需通过键盘或键区手动输入信息。经常使用的一种读码器类型是是条形码阅读器，其中通过照射条形码上的光源并测量从条形码反射的光而解码在条形码中编码的视觉信息。经常使用的另一种读码器类型是QR码读取器，其处理QR代码的数字照片，并解码在QR码中编码的可视信息。条形码阅读器和QR码阅读器是昂贵和复杂的，因为它们需要产生光源、镜头、光线感应器以及沉重的处理器，用于处理和解码视觉信息。
[0003]提供读码器的另一种替代方案是要求人类用户手动提供信息。然而，该替代方案容易产生用户错误(例如，不正确地读取和/或输入代码)。此外，该替代方案对不希望提供手动输入或者不能轻易提供手动输入的用户是很不方便的。
[0004]在一个示例中，要求人类用户手动输入代码到葡萄糖计以确定/识别血糖仪测试条批次是不方便和不希望的。通常情况下，血糖仪接受包含化学品的消耗元件，该化学品用于与血液滴中的葡萄糖进行反应，用于每次测量。对于某些型号，该元件是塑料试片，具有浸渍有葡萄糖氧化酶和其它组分的小斑点。每个条带被使用一次，并然后丢弃。并非条带，部分模型使用盘、鼓或包含耗材的碳粉盒，用于多次测试。因为试纸可对于不同批次而有所不同，一些模型需要用户手动输入在试纸的小瓶或试纸自带的芯片上发现的代码。通过输入编码或芯片到血糖仪，该仪器将被校准为测试条的该批次。然而，如果该过程被执行不当，仪表读数可多达4毫摩尔/升(72毫克/分升)不准确。不正确编码表的影响对于积极管理自己的糖尿病的患者是严重的。这可使患者低血糖的风险增加。
【发明内容】
[0005]描述一种低成本的系统，其包括布置成编码信息的图案(pattern)和解码器，用于解码图案中编码的信息。特别是，该机制采用了电容式感测技术。以及当图案被定位在电极上时，电极被布置成每个产生电场，并感测电场上由图案引起的干扰。图案的空间排列允许信息编码在条带或表面上并由电容式传感器进行解码，该电容式传感器经布置以检测由可能图案引起的干扰。所得的方案比光学方案更便宜且简单，例如，条形码和光学条形码阅读器。该机制可用于血糖仪中，用于编码和解码区分血糖仪测试条的批次的标识符。
【附图说明】
[0006]图1示出根据本发明的一些实施例的装置的示例性实施方式，该装置经配置以解码使用导电材料的层或片中的开口图案编码的信息；
[0007]图2示出根据本发明的一些实施例的装置的另一示例性实施方式，该装置经配置以解码使用在非导电材料的层或片上沉积的导电材料的图案编码的信息；
[0008]图3示出根据本发明的一些实施例，电容式感测解码器的示例性功能图；
[0009]图4示出根据本发明的一些实施例，设置在印刷电路板上的单个传感器电极和定位在传感器电极上的单一开口的横截面图；
[0010]图5示出根据本发明的一些实施例，设置在印刷电路板上的单个传感器电极或定位在传感器电极上的非导电材料的层或片材的导电区域的横截面图；
[0011]图6A-6C示出分别根据本发明的一些实施例，示例性电极、示例性图案以及在电极上定位的示例性图案的顶视图；
[0012]图7A-7C示出分别根据本发明的一些实施例，示例性电极、另一示例性图案以及定位在电极上的示例性图案的顶视图；
[0013]图8A-8B示出了根据本发明的一些实施例，两个示例性实施图案；
[0014]图9示出根据本发明的一些实施例的方法，表示用于解码图案中编码信息的方法的流程图；和
[0015]图10示出根据本发明的一些实施例，用于解码在图案中编码的信息的装置的示例性示意图。
【具体实施方式】
[0016]电容式感应是基于电容耦合的技术，电容式传感器可以检测电容式传感器附近的材料的特性。该材料可以是导电的和/或具有不同于周围的介电常数。电容性感测用于许多不同类型的传感器中，包括检测和测量接近度、位置或位移、湿度、流体水平和加速度。当用于检测电容变化的电容式传感器变得更加精确和可靠时，电容式感应已变得更加普遍。例如，电容式传感器用于许多设备中，诸如笔记本电脑的触控板、数字音频播放器、计算机显示器、移动电话、移动设备、平板电脑等。设计工程师继续选择电容性传感器，用于他们的通用性、可靠性和耐用性，以及机械开关上的成本降低。
[0017]电容式传感器通常通过在单层或多层印刷电路板(PCB))、柔性电路和/或印刷导体提供电极而工作，其中所述电极被激发以产生电场。PCB上的传感器电极形成虚拟电容器的一个极板。虚拟电容器的另一个板由外部对象提供，诸如用户的手指，或某种导电材料等。当外部物体扰乱由传感器电极产生的电场时，传感器电极可以测量传感器电极上虚拟电容器的电容变化。使用电容测量，由外部对象所造成的干扰可以精确地检测到。
[0018]通过利用电容式感测技术，使用导电材料提供的图案可用于编码信息，其经配置以选择性地干扰由电极产生的电场。当图案置于电极上时，可以通过检测电极(例如，电极的至少子集)上电容的变化并将所检测的变化转换为图案中编码的信息而解码信息。例如，二进制信息可通过提供图案进行编码，该图案实质上扰乱了电极子集的电场，并且实质上不干扰其余电极的电场。对电极上特定电场的干扰以及对特定电场没有干扰可转化为二进制状态，诸如“O”和“I”。在一些实施例中，由特定电场上的图案引起的检测干扰的程度/量可转化为多于两个的状态，使得图案能够以比二进制信息更高的分辨率编码信息。机械地提供图案和电极以及使用对应电极电容性读取图案的组合提供了低成本的系统，用于编码和解码信息。
[0019]为了使用电容式传感解码在图案中编码的信息，设置多个电极。各个电极进行激励以建立电场。，所述多个电极一起被布置以解码可能的图案和在那些可能图案中编码的信息。图案通常使用导电材料一般地提高电极上的空间排列，以选择性地引起在由电极建立的电场中的干扰。此外，当图案被定位在多个电极上时，电路被提供，用于检测由图案引起的至少电场子集中的变化或干扰。图案可以形成具有多个电极的一个或多个虚拟电容器。根据不同的图案，可以观察或测量在这些虚拟电容器中电容的不同变化。通过提供图案，即，导电材料的空间排列，这可引起在这些虚拟电容器中电容的不同变化，信息可以物理形式编码。该电路可通过测量电容的变化而电容性感测由图案引起的干扰或干扰量，以及然后解码器可以基于检测到的变化导出在图案中编码的信息。解码器有效地使用电容式感测以推导以物理形式编码的信息，即图案，并将电容转换为数字代码。
[0020]示例1:在导电层/片中的开口
[0021]该电容式感测示例支持在由导电性材料制成的片材上或(均匀地)涂敷(至少在朝向电极的一侧上)任何尺寸的导电性材料的片材上检测开口(孔)和开口图案。在一些情况下，材料涂有诸如金属的导电材料，并且孔洞图案(pattern)可以冲压进材料。导电材料可包括以下一个或多个:印刷电路板和柔性电路板的金属导体材料、碳涂层、ITO(铟锡氧化物)等。
[0022]标准的印刷电路板(PCB)或柔性组合件可用于连接到电极的电容性感测解码器。通常情况下，电容式感测解码器具有电路，用于检测电极上(例如，电容-数字转换器)电容的变化，和微处理器(例如，解码器)，用于处理由电路收集的数据以解码在图案中编码的信息。具体而言，电容至数字(CDC)模拟前端产生并施加激发源，以建立每个电极上的电场，同时连续监测在具有片上模拟前端电路的每个电极上的能量。
[0023]在电容传感解码器的操作期间，使用导电材料提供的图案，例如，使用导电性材料制成或(均匀地)涂敷导电材料的导电层/片将被定位在电极上。如果导电材料的区域在电极上不具有开口(例如，圆形孔)，由于电极正上方的导电材料，电极上的能量产生变化。如果导电材料的区域中包含开口(例如，圆形孔)，电极上的能量会有最小或没有变化，因为分流电场的路径由于材料中的开口是微弱的。在一些情况下，开口的不同形状或大小可导致可检测/测量的电极上能量的明显改变。开口的形状/大小与电极的形状/尺寸的比率可以根据应用要求和系统机械约束而变化。
[0024]在电极上的电容式感测控制器和算法例如使用微控制器进行操作，优选具有高分辨率CDC和环境校准引擎以准确测量这种能量变化，即电场，以确定到底有多少开口在材料中以及其上电极具有在它上面的开口。在一些情况下，电容式感测控制器可区分不同形状和大小的开口(其可通过区分在特定电极上是否有导电材料而编码具有比二进制信息编码更高分辨率的信息)。
[0025]图1示出根据本发明的一些实施例的装置的示例性实施方式，该装置经配置以解码使用导电材料的层或片中的开口图案编码的信息。该示例