输入装置、监控装置和用于确定位置的方法

输入装置、监控装置和用于确定位置的方法
【专利摘要】本发明涉及一种输入装置、监控装置和用于确定位置的方法，输入装置具有以间距相对布置的、能导电的第一面和能导电的第二面，第一能导电面设计为操作面并如下实现，即触碰点上的压力使第一面在触碰点处如下变形，即第一能导电面和第二能导电面在触碰点处接触，并且形成经由一部分第一面直至触碰点并且从触碰点经过一部分第二面的电流路径，此外输入装置具有设计为用于沿着电流路径测量电压值并从中确定位置值的分析单元，与第一面连接的通电器，其中如下设计分析单元和通电器，即令二者参照在分析单元的电压值测量的时间点相互同步，其中通电器设计为在电压值的测量时间点之前将电流注入第一面中，从而将第一面从第一电势重新充电到第二电势。
【专利说明】输入装置、监控装置和用于确定位置的方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有能导电的第一面和能导电的第二面的输入装置，第一和第二面以间距相对布置，其中，能导电的第一面设计为操作面并且如下地实现，即，触碰点上的压力会使第一面在触碰点处如下地变形，即，使得能导电的第一面和能导电的第二面在触碰点处相互接触，由此可以测定位置值。
[0002]本发明也涉及一种用于分析输入装置的操作面上的一个触碰点位置的监控单元。
[0003]本发明还额外地涉及一种用于确定触碰点在输入装置的操作面上的位置的方法。

【背景技术】
[0004]由公开文献EP1770480A2中公知根据独立权利要求的前序部分所述的特征组合的输入装置、监控单元和方法。
[0005]在该发明的意义内特别是将电阻式触摸传感器视为输入装置，其中，该发明克服了电阻式触摸传感器中一种一直存在的弱点。迄今公知的电阻式触摸传感器的弱点源自于两个能导电的面之间的过渡电阻和电容。
[0006]简单的电阻式触摸传感器包括两个能导电的面，它们相互电绝缘地装配并具有非常小的间距，并且在没有机械压力的情况下不会相互触碰。
[0007]优选地，后方的面利用玻璃板或者人工材料板来实现，而前方的面由聚酯薄膜构成。在两个面之间存在均匀布置的所谓的隔离层(Spacer)，也就是微小的小球体，它们防止膜在未操作的状态下触碰到板件。板件和膜的相互朝向对方的侧面优选地配有导电的、可透视的ITO层。如果例如用人的手指或者用笔状物向膜施加足够高的压力，那么尽管存在隔离层，膜也会碰触位于下方的板件。在此位置上形成了在两个面之间或多或少还不错的导电过渡部。
[0008]从XY坐标系以及X轴和Y轴出发，为了测定一个轴的位置值，在相应板件的配属于一个轴的馈电线上施加固定的电压。这样形成的电势根据欧姆定律分布在板件被施加电压的端部之间。因此，板件上的某个特定点上的电压高度是这个点在板件的这个轴上的一维位置的量度。如果向外部的板件(膜)施加机械压力，那么在这个位置上就形成在两个面之间的电连接。通过这种连接使得没有施加固定电压的面被重新充电到一个电势，与电压源相连接的面正是在这个触碰点上具有该电势。
[0009]具有该电势的面在专业范围内根据电势计的滑触头的英文名称也被称为“电刷(Wiper) ”。因此，施加在电刷上的电压相当于相应坐标轴上的位置。
[0010]触摸传感器具有不同的电属性，这些属性在测定坐标时有干扰作用。在触碰两个面时设置的欧姆过渡电阻是一种重要的电属性，此外，该过渡电阻还与压力有关。而且这两个构成触摸传感器的能导电的面相当于电容器。因此，它们相互之间具有不可忽略的电容。此外还加上例如过滤器的电路的电容、馈电线的电容、触摸式控制器上的电子构件的电容。这些电容应该统一为总电容。
[0011]为了提高测定的测量值的可靠性，在现有技术中例如只有故意向触摸传感器施加足够高的压力时，才进行坐标测量。为此在坐标测量之前和/或之后测量过渡电阻(Z测量)。如果测得的过渡电阻超过规定的阈值，就不开始或者说放弃进行测量，因为压力不足，并且因此可能导致测量错误。
[0012]然而，这种做法有两个缺点。一方面在时间上不是在测定坐标期间对按压力进行测量，而是顶多是在测定开始前不久和/或结束后不久进行。特别是在触摸传感器上方拉动操作物体时，操作物体在触摸传感器上的按压力变化非常迅速。因此，测得的值只能针对测定坐标的那段时间才有效。此外，阈值必须设置得足够高，才能够也可靠地测定测量值。但是，阈值越高，触摸传感器由于需要更高的按压力而更不灵敏。
[0013]另一种额外的做法是，将新测定的坐标与那些在不久前已经归为正确的坐标值进行比较。只有当新的值可信地增加到一系列旧的值中时，才采用它，否则就将其放弃。
[0014]然而，这种做法却成了一个大问题。因为在原则上只能非常迅速地依次进行坐标测量，所以其他条件在两次测量之间也几乎不变化。因此，极有可能的是，依次进行的错误测量得到一个错误的、但是却接近的结果。因此，这些结果被错误地归为可信的，并且因此归为正确的。


【发明内容】

[0015]本发明的目的在于，更好地测定用于确定位置的测量值，特别是电压值，并且由此在输入装置中实现提高可靠性。
[0016]该目的通过一种输入装置得以实现，其具有能导电的第一面和能导电的第二面，它们以间距相对布置，其中，能导电的第一面设计为操作面，并且如下地实现，即，触碰点上的压力使得第一面在触碰点处如下地变形，即，使得第一面和第二面在触碰点处进行接触，并且形成经过一部分第一面直至触碰点并且从触碰点经过一部分第二面的电流路径，此外这种输入装置还具有设计用于沿着电流路径测量电压值并且由此确定位置值的分析单元，并且具有与第一面处于连接状态的通电器，其中，如下地设计分析单元和通电器，即，参考分析单元进行电压值测量的一个时间点使它们相互同步，其中，通电器设计为在进行电压值测量的时间点之前将电流注入第一面中，从而将第一面从第一电势重新充电到第二电势。
[0017]通过本发明能够无错误地测定位置值，而不会令通过无误测定所获取的抗干扰性而对输入装置的敏感度产生负面影响，即例如在触摸传感器的灵活性方面。根据现有技术，相对于其他的只有当过渡电阻测量结果超过可导致高按压力的阈值时才进行测量的方法，可在保持抗干扰性的情况下提高触摸传感器灵敏度。相反地在本发明中，不再需要测定按压力。由作用在操作面上的压力，分析单元已经能够测定对应于该位置的电压值，但是在测量电压值之前要通过通电器和利用通电器注入的电流将第一面从当前电势重新充电到第二电势。据此，利用通电器能够将电压值有意地首先从它的实际值“拉”开。在将该面再次重新充电到正确的电势的等待时间之后，再对电压值进行测量。这意味着，首先注入电流，并且因此将面预充电到错误的值。但是然后要等一段时间，让这个面有机会再次重新充电到正确的值。
[0018]为了提高抗干扰性，优选地如下设计分析单元，即，为电压值测量第一电压值和第二电压值，并且检查这两个电压值结果的一致性。
[0019]在输入装置的另一种设计方案中，通电器还设计用于在测量第一电压值的时间点之前在第一时间段将电流注入第一面中，并且在这段时间结束以后再断开电流，其中，分析单元设计用于在第二时间段结束以后对第一电压值进行第一测量，此外，通电器设计用于在第一测量以后又在第三时间段将电流注入第一面中，从而让第一面重新从其当前电势重新充电到另一个电势，其中，分析单元还设计为用于在第四时间段结束以后执行对第二电压值的测量。
[0020]虽然在其他根据现有技术的方法中也会检查至少两个测量结果的一致性，但是在迄今的现有技术中，依次的错误测量可能提供非常接近的测量结果，由此很难甚至不可能发现这些结果是错误的。
[0021]但是根据本发明，现在将依次的错误测量彼此明显地区分开。因此能够将错误测量明确地辨定为错误测量。这个优点是通过以下方式实现的，即，在每次测量之前都通过最好是电流受限的电源将能导电的第一面和由此得到的总电容有意地预充电到不同于正确测量值的电势。在此，对该面的预充电并不总是在相同电势的方向上发生，而是存在至少两个不同的电势，电流受限的电源能够在这两个电势的方向上为所述面或者说总电容重新充电。
[0022]就抗干扰性而言对于位置值测量有效的实例在于，在依次地测量相同的坐标轴时，轮流地在一个和另一个电势的方向上为第一面预充电。由此能够执行对一个低电势进行测量，并且然后对一个高电势进行测量。
[0023]以有利的方式，通电器具有电流受限的电源和开关件。
[0024]优选地，通电器是可控的，并且设计为能够参照重新充电电流对电流进行调适，或者该电流方向上反向进行，从而每次都能够将第一面从其当前电势重新充电到另一个电势。
[0025]有利地，如下设计通电器，即，使它具有上调节极限和下调节极限，它们至少对应需要获取的最小的和最大的电压值。因此，电源的调节极限优选地符合于理论上的最高的和最低的测量值，这相当于最大的和最小的坐标。
[0026]此外，在输入装置中有利的是，分析单元还被设计用于将第一电压值和第二电压值相互进行比较，并且当这两个电压值达到预定偏差时将这次测量结果视为无效的并放弃。
[0027]如果存在以下缺点，S卩，在重新充电等待时间中，电刷板的电压值在第一面上的压力过低时例如由于漏电而远离正确值(wegdriftet)，对于这种情况可以如下地修改重新充电过程。为此如下地设计通电器，即，使它在第二时间段期间并不完全关闭，而是提供一定的电流，它对由于在装置中的漏电引起的错误测量进行补偿，其中，特别是这个电流至少等于漏电流的绝对值，由此继续可靠地识别错误测量。
[0028]在一种特别的设计方案中，如下地设计输入装置，S卩，能导电的第一面具有相对布置的第一接口和第一接口，能导电的第二面具有相对布置的第三接口和第四接口。这种布置方式相当于4线触摸屏(4-Draht Touch)。但是本发明一样能够很好地用到5线触摸屏甚至8线触摸屏上。
[0029]开始所述的目的也通过一种用于分析输入装置的操作面上的触碰点位置的监控单元得以实现。输入装置为此具有能导电的第一面和能导电的第二面，它们以间距相对布置，其中，能导电的第一面设计为操作面并且如下地实现，即，触碰点上的压力使得第一面在触碰点处如下地变形，即，使得第一面和第二面在触碰点处进行接触，并且形成经过一部分第一面直至触碰点并且从触碰点经过一部分第二面的电流路径，此外，监控单元还具有用于沿着电流路径测量电压值并且由此确定位置值的分析单元。由此，即也可以被视为触摸屏控制器(Touch-Controller)的监控单元除了分析单元以外还具有通电器，并且如下地设计通电器和分析单元，即，参考分析单元进行电压值测量的一时间点使它们相互同步，其中，通电器设计为在进行电压值测量的时间点之前将电流注入第一面中，从而将第一面从第一电势重新充电到第二电势，于是可以提高在获取测量值时的抗干扰性。
[0030]优选地，监控单元的分析单元设计用于，为了电压值测量第一电压值和第二电压值,并且检查这两个电压值结果的一致性。
[0031]在分析第一电压值和第二电压值时，监控单元和其附加的通电器一起还设计用于在测量第一电压值的时间点之前在第一时间段将电流注入第一面中，并且在该第一时间段结束以后再断开电流，在此，分析单元设计为用于在第二时间段结束以后对第一电压值进行第一测量，并且此外，通电器设计用于在第一测量以后又在第三时间将电流注入第一面中，从而又将第一面重新从其当前电势重新充电到另一个电势，在此，分析单元还设计用于在第四时间段结束以后执行对测量第二电压值的测量。
[0032]据此，监控单元的一种优化的设计方案在于，在依次测量相同的坐标轴时，轮流地在这一个和另一个电势的方向上为第一面预充电。由此能够从一开始就执行对例如较低电势的第一测量，并且然后执行对较高电势的第二测量。因此，一次测量可能具有以下历程:在一段时间内通过电流受限的电源在第一调节极限的方向上为第一面预充电。电流受限的电源被关闭，例如高欧姆地连接。现在又等待一段时间，因此可以将第一面通过过渡电阻重新充电到相应于该触碰点坐标的电势。随后测定所属的电压值。接下来的第二测量按照相同的历程进行，其中，电流受限的电源这一次是在另一个调节极限的方向上预充第一面。
[0033]此外，通电器是可控的，并且设计为能够参照重新充电电流对电流进行调适或者在该电流方向上反向进行，从而每次都能够将第一面从其当前电势重新充电到另一个电势。
[0034]有利地，如下设计通电器，S卩，其具有下调节极限和上调节极限，它们至少等于需要获取的最小的和最大的电压值。
[0035]监控单元可以视为集成的电流回路，或者视为设计为触摸控制器的平坦组件，其中，在这个监控单元中，分析单元还设计用于将第一电压值与第二电压值进行比较，并且当这两个电压值达到预定偏差值时将这次测量结果视为无效的并放弃。
[0036]优选地也如下地设计监控单元中的通电器，S卩，使它在第二时间段期间并不完全关闭，而是提供一定的电流，它对由于在装置中的漏电引起的错误测量进行补偿。
[0037]开头所述的目的也通过一种用于确定触摸点在输入装置的操作面上的位置的方法得以实现。该方法被用在一种具有能导电的第一面和能导电的第二面的输入装置上，它们以间距相对布置。其中，能导电的第一面设计为操作面并且如下地实现，即，触碰点上的压力使得第一面在触碰点处如下地变形，即，使得第一面和第二面在触碰点处进行接触，并且形成经由一部分第一面直至触碰点并且从触碰点经过一部分第二面的电流路径，其中，利用分析单元沿着电流路径测量电压值并且从中确定位置值。
[0038]为了在这种方法中提高获取测量值的抗干扰性，额外地使用了通电器，它与第一面相连，从而将电流注入第一面中，进而将第一面从第一电势重新充电到第二电势，其中，分析单元和通电器如下地相互同步，即，在分析单元进行测量电压值的时间点之前，通电器将电流接通到第一面上。
[0039]在此，优选地在分析单元中测量第一电压值和第二电压值，并且检查这两个电压值结果的一致性。
[0040]如果利用通电器在测量第一电压值的时间点之前在第一时间段将电流注入第一面中，并且在第一时间段结束以后再次关断电流，就能够提高抗干扰性，在此，如下地运行分析单元，即，在第二时间段结束以后对第一电压值进行第一测量，并且在第一测量以后又通过通电器在第三时间段将电流注入第一面中，从而让第一面从其当前电势重新充电到另一个电势，在第四时间段结束以后执行对第二电压值的测量。
[0041]这种方法的关键优势在于，在测量之前有意地将第一面预充到“错误的”值。与根据现有技术的解决方案相反地，为此提供至少两个不同的电势，使得第一面不仅可以在高于还低于正确的或者说可获取的电压值部分被预充电。结果就是，在可能有测量错误的情况下成为正的，并且在另一种情况下就是负的。如果现在将两个在短时间内依次测定的测量值相减，得到的结果就是测量错误的总和。于是能够立即判定，测量(位置值)的准确度够不够，或者是否必须重复测量。相对于现有技术的公知实例，在根据本发明的实例中可以放弃测量压力(Z测量)，由此提高了操作面或者说触摸传感器的灵敏度。

【专利附图】

【附图说明】
[0042]为了更详尽地阐述本发明，附图示出了一种实施例。图中示出:
[0043]图1示意性地示出具有分析单元和由能导电的第一和第二面构成的触摸传感器的输入装置，
[0044]图2是在按压力不同的情况下的充电曲线图，
[0045]图3是在按压力接近时的充电曲线图，
[0046]图4包括开始第一测量、相应的等待时间和紧接着开始第二测量的测量时间流程图。

【具体实施方式】
[0047]根据图1，示意性示出了输入装置100。输入装置100包括能够利用操作物体、例如人的手指触碰的操作面13，其中，连接在操作面13上的分析单元20能够从电压值测量中测定触碰点P的位置值X。
[0048]这类输入装置用做例如操作面板的IXD显示屏前方的触摸传感器。利用因此具有触摸屏的操作面板可以例如借助自动化设备控制工业流程。操作面13具有能导电的第一面U，其具有相对布置的第一接口 I和第二接口 2。在能导电的第一面11的后方布置着能导电的第二面12，其具有相对布置的第三接口 3和第四接口 4。通过这样相叠加布置的两个能导电的面11，12实现一种电阻式触摸传感器。在此，能导电的面11，12以间距a相对布置。这个间距a确保在第一面11上没有施加机械压力的情况下使第一面11与第二面12电绝缘。
[0049]通常，后方的面、即能导电的第二面12利用玻璃板或者人工材料板来实现，而前方的面、即能导电的第一面11由聚酯薄膜构成。在两个板件或者说两个面之间存在均匀布置的间隔物，所谓的间隔层(Spacer)，它们防止这两个面或者说板件在未操作的状态下相互碰触。
[0050]据此，能导电的第一面11如下地实现，即，在触碰点P的施压P使第一面11在触碰点P处如下地变形，即，使得第一面11和第二面12在触碰点P处进行接触，并且形成从第三接口 3经过一部分第二面12直至触碰点P并且从触碰点P经过一部分第一面11直至第二接口 2的电流路径14。
[0051]第二面12通过一面连接在第二面12的第三接口 3上且另一面连接在第二面的第四接口 4上的电压源15提供电压。借助于电压源15的电压在第三接口 3和第四接口 4之间形成电势，它根据欧姆定律均匀地分布在第三接口 3和第四接口 4之间。因此，板件上的特定点P的电压高度是这个点P在板件的轴线上的一维位置的量度。如果外部的板件(膜)施加机械压力P，那么在这个位置上就在两个面11，12之间形成电连接。
[0052]在触摸传感器中，通常需要查出X轴坐标X和Y轴坐标y组成的位置值X。相应的坐标系是指在输入装置100下方。
[0053]由图1所示的输入装置100的实施例阐明了 X轴X的一坐标X的获取。Y轴Y的另一个坐标y的获取以类似的方式执行。
[0054]分析单元20设计为，沿着电流路径14测量电压值Ux并且由此确定位置值X。其中分析单元20设计为，对于电压值Ux测量第一电压值Uxl和第二电压值Ux2，并且比较这两个电压值Uxl, Ux2的结果的一致性。
[0055]第一测量线22和第二测量线23导向至评估单元20。第一测量导线22与第一接口 I处于连接状态，并且第二测量导线23与第二接口 2处于连接状态。
[0056]为了提高测量值获取的可靠性，在根据现有技术的输入装置中要在进行坐标测量之前和/或之后测量过渡电阻(Z测量)。如果测得的过渡电阻超过某个固定的阈值，则完全不会开始或者说放弃测量。
[0057]在根据本发明的装置和/或方法中，就不必再进行Z测量，却能提高测量值获取的可靠性。
[0058]为此，监控单元90除了分析单元20以外还具有通电器30。如下地设计分析单元20和通电器30，即，参考分析单元20进行电压值测量的一时间点使它们相互同步。为了进行同步将分析单元20与通电器30用同步导线32连接。在此，通电器30设计用于在测量电压值的时间点之前将电流注入第一面11，从而将第一面11从第一电势PO充电到第二电势P1。
[0059]通电器30具有电源21和开关件31，它们串联连接至第一接口 I。在测量第一电压值Uxl之前，利用开关件31在第一时间段Tl将电流注入第一接口 I上(见图4)。此外，通电器30还设计用于在第一时间段Tl结束以后再次关断电流，在此，分析单元20设计用于在第二时间段TWl结束以后对第一电压值Uxl进行第一测量，并且此外，通电器30设计用于在第一测量以后又在第三时间段T2将电流注入第一面11中，从而让第一面11重新从其当前电势PO充电到另一个电势P2，在此，分析单元20还设计用于在第四时间段TW2结束以后执行对第二电压值Ux2的测量。
[0060]现在将获取的第一电压值Uxl和获取的第二电压值Ux2存放到分析单元20中，其中，分析单兀20设计用于对于电压值Ux检查第一电压值Uxl和第二电压值Ux2的一致性。
[0061]在测定触碰点P的坐标X时，第一面11和第二面12之间的欧姆过渡电阻和两个面11，12的电容可能相互干扰。此外还加上输入装置的电路例如由于过滤形成的电容。这些电容应该统一为总电容。总电容会让测量延迟，因为它必须被重新充电。过渡电阻与压力有关。
[0062]利用图2示出了在按压力不同的情况下的充电曲线图70。为了阐明情况，通过第一电压变化曲线71、第二电压变化曲线72、第三电压变化73过程、第四电压变化曲线74和第五电压变化曲线75示出了五条上下层叠的重新充电曲线。这些电压变化曲线71，72，73，74，75有可能在触碰点P的按压力P不同的情况下产生。
[0063]应在一个测量时间点M(虚线)分别对电压值Ux进行测量。将范围76视为可以接受的测量，那么第一电压变化曲线71和第二电压变化曲线72会导致不准确的测量，也就是错误测量。这就是说，对于第一电压变化曲线71和第二电压变化曲线72，按压力P不足以进行准确的测量。第三电压变化曲线73和第四电压变化曲线74虽然进入了测量可接受的范围76，但是相比理想的第五电压变化曲线75，到达这个范围76的时间比较晚。
[0064]第一面11和第二面12之间的过渡电阻不仅与按压力P函数相关，而且还会受到以下影响，即，通过在操作面13、也就是触摸传感器上拉动操作物体，即使当压力保持恒定时，也可能不断地发生接触中断，。
[0065]对此一个原因在于间隔物。如果压力P正好施加到第一面11的下面有间隔物的位置上，那么这个间隔件承受大部分的压力P。第一面11在这个位置上对第二面12的接触强度则减少，由此极大地增加了第一面11和第二面12之间的过渡电阻。也有可能的是，触碰点P处通过过渡电阻的电连接完全断掉。
[0066]对于利用图2所示的电压变化曲线而言，该情况意味着在电压变化曲线中可能形成电压扰动，此时在一段时间内看不出电压继续提升。
[0067]由于间隔物引起的高欧姆的过渡区或者说电压中断显著延长总电容的重新充电时间。因此，总电容上的电压在预定的测量时间点M仍然不稳定，尽管故意施加了高按压力，却得到错误的测量结果。
[0068]但是现在为了提高测量值的可靠性，在每次测量之前都通过电流受限的电源21有意地将能导电的第一面11 (和由此形成的电容)预充电到不同于正确的未来测量值的电势。
[0069]在此，不再是在相同电势的方向上对第一面11预充电，而是存在至少两个不同的电势，也就是从第一电势PO出发，有第二电势Pl和第三电势P3，电流受限的电源21在它们的方向上对第一面11重新充电。
[0070]电流受限的电源21在此设计为可控的，并且参照要达到的第二电势Pl或者要达到的第三电势P2，它能够将相反的电流注入第一面11中。
[0071]电流受限的电源21的调节极限最好可以选择高于也可以低于“正确的”测量值。最简单的是满足以下要求，即，电流受限的电源21的调节极限至少与理论上可能的最高的和最低的测量值符合，这相当于最小的位置值41 (见图1)和最大的位置值42 (见图1)。
[0072]可以采取不同的策略选择应将第一面11在测量之前预充哪个电势。
[0073]—种有效的选择在于,在依次地测量相同的坐标轴时,轮流地在这一个和另一个电势的方向上对第一面11进行预充。由此能够从一开始就对例如较低的电势进行第一测量，并且然后就对例如较高的电势进行第二测量。
[0074]图3被用来更详尽地阐述对低电势、也就是第二电势Pl的第一测量和对较高电势、也就是第三电势P2的下一次测量的原理。在图3中示出了在按压力P接近时的充电曲线图80。为了显示清楚，围绕一个目标值84示出第一重新充电曲线81、第二重新充电曲线82和第三重新充电曲线83。在所有三个重新充电曲线81，82，83中，按压力在所有三种情况下都很低，以使第一面11在触碰点P处在其为了对位置值X进行位置确定而需要测量的电压值Ux方面没有达到目标值84。
[0075]第一重新充电曲线81和第二重新充电曲线82都从相同的电势开始，因此它们由于按压力相似几乎没有区别。在这两种情况下，终点也几乎一样。在比较这两条曲线时，既不能看出这两个是错误的，也不能看出误差大小。但是，这两条变化曲线极其类似却表示准确的测量。实际上却是需测定的值太小。
[0076]然而相反地，第三重新充电曲线83从未知的正确目标值84上部的较高电势出发。因为在这次测量中，也就是在第三重新充电曲线83中，按压力也不够，所以这里也没有达到目标值。与目标值的距离在数值上和第一重新充电曲线81和第二重新充电曲线82中一样大。但是因为这个过程是从“上”开始的，所以获得的测量值不是低于、而是高于目标值84。
[0077]于是，利用第三重新充电曲线83获得的测量值与利用第一重新充电曲线81或者利用第二重新充电曲线82获得的测量值的区别很大。因此，能够毫不怀疑地确认，至少有一次测量肯定提供了错误的结果。
[0078]从这两个不同的测量值中可以得知:
[0079]a)正确的值肯定在上曲线和下曲线的末端值之间，
[0080]b)单次测量的测量误差最大可以是两个测量值的差。
[0081]c)如果取两个末端值的平均值，测量误差最大等于两个测量值的差
[0082]值的一半。
[0083]根据图4，示出了一种可能的测量流程110。示出了电压值Uxi和Ux2在时间段t内可能的电压变化曲线。第一范围51是在触碰点P中施加压力P的时间范围。紧接着的第二范围52是未对操作面13进行操作的时间范围。
[0084]随着由通电器30注入电流的开始63电压变化图出现断，此时，电流在第一时间段Tl通过开关件31保持接通到第一面11上。在第一时间段Tl结束以后，通过开关件31断开电流，并且开始第二时间段TW1。在第二时间段TWl中，布置的总电容又能够在目标值的方向上重新充电。然后进行重新充电过程65。随着第二时间段TWl的结束，为以后的测量充份地对总电容进行重新充电，并且在第一测量时间点61能够获得第一电压值Uxl。紧接着在开始64处接通标号反向的电流，该电流在目标值的方向上转入重新充电过程65中，其中在第三时间段T2接通电流。随着第三时间段T2的结束，开始第四时间段TW2。如果第四时间段TW2也结束了，那么就在第二测量时间点62获取第二电压值Ux2。
[0085]在目前为止所描述的做法中，总是交替地在高于和低于可能的或者说正确的测量值的电势Pl，P2之间进行切换，代替这种做法，也可以采取其他的策略对第一面11进行预充电。然而不同于第一种策略，为此却非严格交替地在高于和低于可能的或者说正确的测量值的电势Pl，P2之间进行切换，而是在每个测量之前都在那个与上次获取的测量值的偏差更大的电势方向上对第一面进行预充电。
[0086]由于总电容通过预充电总是在相差大的电势的方向上变化，由此在下一个重新充电过程中必须通过过渡电阻再次桥接一个相应大的电势。这使得邻近的错误测量更不可能分别得到相似的测量值并被说明为正确的。
【权利要求】
1.一种具有能导电的第一面(11)和能导电的第二面(12)的输入装置(100)，所述第一面和所述第二面以间距(a)相对布置，其中，能导电的所述第一面(11)设计为操作面(13)，并且如下地实现，S卩，触碰点(P)上的压力(P)使所述第一面(11)在所述触碰点(P)处如下地变形，即，所述第一面(11)和所述第二面(12)在所述触碰点(P)处相互接触，并且形成经过一部分所述第一面(11)直至所述触碰点(P)并且从所述触碰点(P)经过一部分所述第二面(12)的电流路径(14)，此外所述输入装置还具有 设计用于沿着所述电流路径(14)测量电压值(Ux)并且由此确定位置值(X)的分析单元(20)， 与所述第一面(11)处于连接状态的通电器(30)， 其特征在于，所述分析单元(20)和所述通电器(30)如下地设计，即，使得所述分析单元和所述通电器参考所述分析单元(20)进行电压值测量的时间点相互同步，其中，所述通电器(30)设计为 在所述电压值测量的所述时间点之前将电流注入所述第一面(11)中，从而将所述第一面(11)从第一电势(PO)重新充电到第二电势(P1)。
2.根据权利要求1所述的输入装置(100)，其中，所述分析单元(20)设计用于，对于所述电压值(Ux)测量第一电压值(Uxl)和第二电压值(Ux2)，并且检查所述第一电压值和所述第二电压值(Uxl，Ux2)的结果的一致性。
3.根据权利要求2所述的输入装置(100)，其中，所述通电器(30)还设计用于 -在所述第一电压值(Uxl)的所述测量时间点之前在第一时间段(Tl)将所述电流注入所述第一面(11)中，并且在所述第一时间段(Tl)结束以后再断开所述电流， -在此，所述分析单元(20)设计用于在第二时间段(TWl)结束以后 -对所述第一电压值(Uxl)进行第一测量，此外，所述通电器(30)设计用于在所述第一次测量以后又在第三时间段(T2)将电流注入所述第一面(11)中，从而又将所述第一面(11)从所述第一面的当前电势(PO)重新充电到另一个电势(P2)，在此，所述分析单元(20)还设计用于在第四时间段(TW2)结束以后执行对所述第二电压值(Ux2)的测量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的输入装置(100)，其中，所述通电器(30)具有电流受限的电源(21)和开关件(31)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的输入装置(100)，其中，所述通电器(30)是能控制的，并且所述通电器设计为能够参照重新充电电流来对所述电流进行调适，或者在所述重新充电电流的方向上反向进行，从而每次都能够将所述第一面(11)从所述第一面的所述当前电势(PO)重新充电到另一个电势(P1，P2)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的输入装置(100)，其中，所述通电器(30)如下地设计，即，使所述通电器具有下调节极限和上调节极限，所述下调节极限和所述上调节极限至少符合需要获取的最小和最大的所述电压值。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的输入装置(100)，其中，所述分析单元(20)还设计用于，将所述第一电压值(Uxl)和所述第二电压值(Ux2)相互进行比较，并且在所述第一电压值和所述第二电压值达到预定偏差时将这次测量结果视为无效的并放弃。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的输入装置(100)，其中，所述通电器(30)如下地设计，即，使所述通电器在所述第二时间段(TWl)期间并不完全关闭，而是提供对由于在所述装置中的漏电引起的错误测量进行补偿的电流。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的输入装置(100)，其中， 所述能导电的第一面(11)具有相对布置的第一接口(I)和第一接口(2)， 所述能导电的第二面(12)具有相对布置的第三接口(3)和第四接口(4)。
10.一种用于分析输入装置(100)的操作面(13)上的触碰点(P)的位置的监控单元(90)，其中，所述输入装置(100)具有能导电的第一面(11)和能导电的第二面(12)，所述第一面和所述第二面以间距(a)相对布置，其中，能导电的所述第一面(11)设计为操作面(13)并且如下地实现，即，触碰点(P)上的压力(P)使得所述第一面(11)在所述触碰点(P)处如下地变形，即，使得所述第一面(11)和所述第二面(12)在所述触碰点(P)处进行接触，并且形成经过一部分所述第一面(11)直至所述触碰点(P)并且从所述触碰点(P)经过一部分所述第二面(12)的电流路径(14)，所述输入装置具有 设计用于沿着所述电流路径(14)测量电压值(Uxl)并且由此确定位置值(X)的分析单元(20)，其特征在于， 除了所述分析单元(20)以外还存在通电器(30)，并且所述通电器(30)和所述分析单元(20)如下地设计，即，所述通电器和所述分析单元参考所述分析单元(20)进行电压值测量的时间点相互同步，其中，所述通电器(30)设计为 在所述电压值测量的时间点之前为所述第一面(11)提供电流，从而将所述第一面(11)从第一电势(PO)重新充电到第二电势(P1)。
11.根据权利要求10所述的监控单元(90)，其中，所述分析单元(20)设计用于为了所述电压值(Ux)测量第一电压值(Uxl)和第二电压值(Ux2)，并且检查所述第一电压值和所述第二电压值(Uxl，Ux2)的结果的一致性。
12.根据权利要求11所述的监控单元(90)，其中，所述通电器(30)还设计用于在所述第一电压值(Uxl)的所述测量时间点之前在第一时间段(Tl)将所述电流注入所述第一面(11)中，并且在所述第一时间段(Tl)结束以后再断开所述电流，在此，所述分析单元(20)设计用于在第二时间段(TWl)结束以后对所述第一电压值(Uxl)进行第一测量，此外，所述通电器(30)设计用于在所述第一测量以后又在第三时间段(T2)将电流注入所述第一面(11)中，从而又将所述第一面(11)从所述第一面的当前电势(PO)重新充电到另一个电势(P2)，在此，所述分析单元(20)还设计用于在第四时间段(TW2)结束以后执行对所述第二电压值(Ux2)的测量。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的监控单元(90)，其中，所述通电器(30)具有电流受限的电源(21)和开关件(31)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的监控单元(90)，其中，所述通电器(30)是能控制的，并且所述通电器设计为能够参照重新充电电流来对所述电流进行调适，或者在所述重新充电电流的方向上反向进行，从而每次都能够将所述第一面(11)从所述第一面的所述当前电势(PO)重新充电到另一个电势(P1，P2)。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的监控单元(90)，其中，所述通电器(30)如下地设计，即，使所述通电器具有下调节极限和上调节极限，所述下调节极限和所述上调节极限至少等于需要获取的最小和最大的所述电压值。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的监控单元(90)，其中，所述分析单元(20)还设计用于，将所述第一电压值(Uxl)和所述第二电压值(Ux2)相互进行比较，并且在所述第一电压值和所述第二电压值之间的偏差达到界限值时将这次测量结果视为无效并放弃。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的监控单元(90)，其中，所述通电器(30)如下地设计，即，使所述通电器在所述第二时间段(TWl)期间并不完全关闭，而是提供对由于在所述装置中的漏电引起的错误测量进行补偿的电流。
18.一种用于确定触摸点⑵在输入装置(100)的操作面(13)上的位置的方法，其中，所述输入装置(100)具有能导电的第一面(11)和能导电的第二面(12)，所述第一面和所述第二面以间距(a)相对布置，其中，能导电的所述第一面(11)设计为操作面(13)并且如下地实现，即，所述触碰点(P)上的压力(P)使得所述第一面(11)在所述触碰点(P)处如下地变形，即，使得所述第一面(11)和所述第二面(12)在所述触碰点(P)处进行接触，并且形成经过一部分所述第一面(11)直至所述触碰点(P)并且从所述触碰点(P)经过一部分所述第二面(12)的电流路径(14)，其中，利用分析单元(20)沿着所述电流路径(14)测量电压值(Ux)并且由此确定位置值(X)的，其特征在于，额外使用了通电器(30)，所述通电器与所述第一面(11)连接以便将电流注入所述第一面(11)中，从而将所述第一面(11)从第一电势(PO)重新充电到第二电势(P1)，其中，所述分析单元(20)和所述通电器(30)如下地相互同步，即，使得在所述分析单元(20)进行电压值测量的时间点之前，所述通电器(30)将所述电流接通到所述第一面上。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，利用所述分析单元(20)测出第一电压值(Uxl)和第二电压值(Ux2)，并且检查所述第一电压值和所述第二电压值(uxl，ux2)结果的一致性。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，利用所述通电器(30)在测量所述第一电压值(Uxl)的所述时间点之前在第一时间段(Tl)将所述电流注入所述第一面(11)中，并且在第一时间段(Tl)结束以后再次关断所述电流，其中，如下地运行所述分析单元(TWl)，gp，在第二时间段(TWl)结束以后对所述第一电压值(Uxl)进行第一测量，并且在所述第一测量之后又通过所述通电器在第三时间段(T2)将电流注入所述第一面(11)中，从而将所述第一面(11)又从所述第一面的当前电势(PO)重新充电到另一个电势(P2)，在第四时间段(TW2)结束以后又执行对所述第二电压值(Ux2)的测量。
【文档编号】G06F3/045GK104133605SQ201410183660
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2013年5月2日
【发明者】保尔·冯·哈泽 申请人:西门子公司