Gebietarea
Die
vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Erfassen
des Vorhandenseins eines Körpers anhand einer Änderung
eines Maßes an Ladung, das an einer kapazitiv geladenen
Taste vorhanden ist. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren
berührungsempfindliche Bedienfelder, die eine Vielzahl
von Tasten enthalten, die in einer Matrix angeordnet sein können
und die beispielsweise in Form einer zweidimensionalen berührungsempfindlichen
Benutzereingabeeinrichtung eingesetzt werden können.The
The present invention relates to methods and apparatus for detection
the presence of a body based on a change
a measure of charge that is due to a capacitively charged
Button is present. The present invention further relates
touch-sensitive panels that a variety
of keys that may be arranged in a matrix
and the example in the form of a two-dimensional touch-sensitive
User input device can be used.
In
einigen Ausführungsformen enthält ein Berührungssensor
eine Taste, die eine Ansteuerplatte und eine Erfassungsplatte umfasst,
wobei die Taste simultan zum Stattfinden von Ladungsmessung angesteuert
werden kann, oder ein Ladungssignal gemessen werden kann, nachdem
eine Taste während eines Messzyklus angesteuert wird.In
Some embodiments include a touch sensor
a key comprising a drive plate and a detection plate,
wherein the key is controlled simultaneously to the occurrence of charge measurement
can be measured, or a charge signal can be measured after
a key is activated during a measuring cycle.
Hintergrundbackground
Berührungsempfindliche
Bedieneinrichtungen gibt es heutzutage in vielen elektronischen
Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefonen, MP3-Playern,
PDA sowie in Haushaltsgeräten, wie beispielsweise Herden
und Tiefkühlgeräten. Dies ist darauf zurückzuführen,
dass sie platzsparend sind, was eine „Nutzfläche” angeht,
die verfügbar ist, um Benutzer-Bedienelemente zu positionieren,
robust insofern sind, als eine geringere Menge an mechanischen Komponenten
für ihre Umsetzung erforderlich ist und sie auch potenziell
schädlichen Substanzen in einer Umgebung widerstehen können,
in der sie angeordnet sind. Beispielsweise ist bei Haushaltsgeräten
das Vorhandensein von Wasser und anderen wässrigen Substanzen
normalerweise schädlich für Kontaktschalter. Daher
kann der berührungsempfindliche Schalter hinter einer Schutzschicht
angeordnet werden, die verhindert, dass die wässrigen Substanzen Schaden
bewirken. Des Weiteren kann ein berührungsempfindliches
Bedienelement vor einem Anzeigebildschirm, wie beispielsweise einem
LED-Anzeigebildschirm, angeordnet, werden, so dass ein Benutzer
eine bestimmte Funktion auswählen kann, indem er den Bildschirm
an einer Position berührt, an der eine bestimmte Menüoption
angezeigt worden ist.touch-sensitive
Control devices are available today in many electronic
Devices such as mobile phones, MP3 players,
PDA as well as in household appliances, such as herds
and freezers. This is due to,
that they are space-saving in terms of "useful area",
which is available to position user controls,
robust insofar as a smaller amount of mechanical components
is required for their implementation and they are also potentially
can withstand harmful substances in an environment
in which they are arranged. For example, household appliances
the presence of water and other aqueous substances
usually harmful to contact switches. Therefore
The touch-sensitive switch can be behind a protective layer
can be arranged, which prevents the aqueous substances from harm
cause. Furthermore, a touch-sensitive
Control in front of a display screen, such as a
LED display screen, arranged, so that a user
can select a specific function by viewing the screen
touched at a position where a particular menu option
has been displayed.
Es
gibt verschiedene Formen berührungsempfindlicher Bedienelemente,
bei denen ein kapazitiver Sensor eingesetzt wird, um das Vorhandensein eines
Körpers, wie beispielsweise eines Fingers eines Benutzers,
zu erfassen. Ein berührungsempfindlicher kapazitiver Sensor
wird beispielsweise in WO-97/23738 offenbart.
In WO-97/23738 ist
eine einzelne Kopplungsplatte vorhanden und so angeordnet, dass
sie einen berührungsempfindlichen Schalter bildet. Die
berührungsempfindliche Platte wird als eine Taste bezeichnet.
Bei diesem Beispiel wird die Taste unter Verwendung einer Ansteuerschaltung über
einen Ansteuer-Teil eines Messzyklus geladen, und dann wird diese
Ladung gemessen, indem die induzierte Ladung während eines
Mess-Teils des Zyklus durch eine Ladungserfassungsschaltung von
der Taste übertragen wird. Der Lade- und der Übertragungs-Teil
des Zyklus können stark variieren und können entsprechend
der jeweiligen Anwendung ausgewählt werden. Der Sensor
kann das Vorhandensein eines Objektes in der Nähe der Taste
aufgrund einer Änderung eines Maßes der Ladung
erfassen, das an der Taste induziert wird, und zwar selbst beim
Vorhandensein störender Substanzen.There are various forms of touch-sensitive controls in which a capacitive sensor is used to detect the presence of a body, such as a user's finger. A touch-sensitive capacitive sensor is used in, for example, WO 97/23738 disclosed. In WO 97/23738 For example, a single coupling plate is present and arranged to form a touch-sensitive switch. The touch-sensitive panel is referred to as a key. In this example, the key is charged using a drive circuit over a drive portion of a measurement cycle, and then that charge is measured by transferring the induced charge from the key through a charge sense circuit during a measurement portion of the cycle. The loading and transmission part of the cycle can vary widely and can be selected according to the particular application. The sensor can detect the presence of an object near the key due to a change in a measure of the charge induced on the key, even in the presence of interfering substances.
Eine
andere Form eines berührungsempfindlichen Bedienelementes
wird in WO-00/44018 offenbart.
Bei diesem Beispiel ist ein Paar Elektroden vorhanden, die als eine
Taste wirken, so dass das Vorhandensein eines Körpers,
wie beispielsweise eines Fingers eines Benutzers, aufgrund einer Änderung eines
Maßes an Ladung erfasst wird, das zwischen den zwei Elektroden übertragen
wird. Bei dieser Anordnung wird eine der paarigen Elektroden (mit
X gekennzeichnet) mit einer Ansteuerschaltung angesteuert, und die
andere der paarigen Elektroden (mit Y gekennzeichnet) ist mit einer
Ladungsmessschaltung verbunden, die ein Maß an Ladung erfasst,
das an der Y-Platte vorhanden ist, wenn sie durch die X-Platte angesteuert
wird. Mehrere Paare von Elektroden können, wie in WO-00/440018 offenbart,
so angeordnet sein, dass sie eine Matrix von Erfassungsbereichen
bilden, wodurch eine effiziente Umsetzung eines berührungsempfindlichen
zweidimensionalen Positionssensors geschaffen wird. Derartige zweidimensionale
kapazitive Sensoren werden üblicherweise mit Einrichtungen
eingesetzt, die berührungsempfindliche Bildschirme oder
berührungsempfindliche Tastaturen/Tastenfelder enthalten,
die beispielsweise in Unterhaltungselektronikgeräten und Haushaltsgeräten
eingesetzt werden. Derartige zweidimensionale kapazitive Berührungssensoren
können, wie oben angedeutet, in Verbindung mit Flüssigkristall-Anzeigen
oder Kathodenstrahlröhren eingesetzt werden, um derartige
berührungsempfindliche Bildschirme zu schaffen.Another form of touch-sensitive control is disclosed in US Pat WO-00/44018 disclosed. In this example, there is a pair of electrodes acting as a button so that the presence of a body, such as a user's finger, is detected due to a change in a level of charge transferred between the two electrodes. In this arrangement, one of the paired electrodes (marked X) is driven by a drive circuit, and the other of the paired electrodes (marked Y) is connected to a charge measuring circuit which detects a level of charge present on the Y-plate when driven by the X-plate. Multiple pairs of electrodes can, as in WO-00/440018 disclosed so as to form a matrix of detection areas, thereby providing an efficient implementation of a two-dimensional touch-sensitive position sensor. Such two-dimensional capacitive sensors are commonly used with devices that include touch-sensitive screens or touch-sensitive keyboards / keypads used, for example, in consumer electronics and household appliances. Such two-dimensional capacitive touch sensors, as indicated above, may be used in conjunction with liquid crystal displays or cathode ray tubes to provide such touch sensitive screens.
Obwohl
berührungsempfindliche kapazitive Sensoren, wie die oben
beschriebenen und in den oben erwähnten Offenbarungen offenbart
sind, erfolgreich auf vielen Anwendungsgebieten eingesetzt worden
sind, können einige Anwendungsgebiete eine Umgebung aufweisen,
in der es problematisch ist, eine Änderung von Ladung aufgrund
des Vorhandenseins eines Körpers zu erfassen. Beispielsweise kann
bei bestimmten Einsatzzwecken Rauschen vorhanden sein, das eine
Störung der genauen Messung eines Maßes an Ladung
verursachen kann, das von einer kapazitiv geladenen Taste für
die verschiedenen oben aufgeführten Beispiele übertragen
wird.Although touch-sensitive capacitive sensors, such as those described above and disclosed in the above-mentioned disclosures, have been used successfully in many fields of application, some applications may have an environment in which it is difficult to detect a change in charge due to the presence of a body , For example, noise may be present in certain applications that interferes with accurate measurement may cause a level of charge transmitted by a capacitively charged key for the various examples listed above.
ZusammenfassungSummary
Gemäß der
vorliegenden Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Erfassen des Vorhandenseins eines Körpers anhand einer Änderung
eines Maßes an Ladung geschaffen, das an einer kapazitiv
geladenen Taste vorhanden ist. Das Verfahren findet bei einem Beispiel
Anwendung, bei dem eine Taste eine einzelne Platte umfasst, die
zuerst geladen und dann entladen wird, sowie bei einem Beispiel,
bei dem Taste eine Ansteuerplatte X und eine empfangende Platte
Y enthält, wobei das Maß an Ladung, das an der
Y-Platte empfangen wird, simultan zum Laden der Ansteuerplatte mit
einer Ansteuerspannung bestimmt wird. Die vorliegende Erfindung
findet auch bei einem Beispiel Anwendung, bei dem eine Vielzahl
von Tasten eine Tasten-Matrix bilden.According to the
The present invention provides a method and an apparatus
for detecting the presence of a body based on a change
created a measure of charge, the capacitive
loaded key is present. The method is given by way of example
Application in which a key comprises a single disk, the
first charged and then unloaded, and in one example,
at the key, a drive board X and a receiving disk
Y, wherein the amount of charge at the
Y-plate is received simultaneously with the loading of the drive plate
a drive voltage is determined. The present invention
also applies to an example in which a variety
of keys form a key matrix.
Das
Verfahren umfasst Induzieren einer Ladung an der Taste während
eines Ansteuer-Teils eines Messungszyklus, Koppeln eines Signalmessungs-Kondensators
mit der Taste während eines Signalmessungs-Teils des Messungszyklus,
so dass die während des Ansteuer-Teils des Messungszyklus an
der Taste induzierte Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
wird, Bestimmen eines Maßes an Ladung, das während
des Signalmessungs-Teils des Messungszyklus an der Taste durch Rauschen
induziert wird, aus einem Rauschmessungs-Teil des Messungszyklus
und Steuern des Ansteuer-Teils, des Signalmessungs-Teils und des Rauschmessungs-Teils
des Zyklus, um der Ladungserfassungsschaltung eine Messung des Signals
bereitzustellen, in der das an der Taste induzierte Rauschen vollständig
unterdrückt worden ist oder unterdrückt werden
kann.The
Method involves inducing a charge on the button during
a drive portion of a measurement cycle, coupling a signal measurement capacitor
with the key during a signal measurement part of the measurement cycle,
so that the during the drive part of the measurement cycle
transmit the charge induced to the signal measurement capacitor
determining a level of charge during
of the signal measurement part of the measurement cycle on the button by noise
from a noise measurement part of the measurement cycle
and controlling the drive part, the signal measurement part and the noise measurement part
of the cycle to the charge detection circuit, a measurement of the signal
in which the noise induced on the key is complete
has been suppressed or suppressed
can.
Mit
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können
ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, mit denen
eine Genauigkeit verbessert wird, mit der eine Signalmessung an
einer kapazitiv geladenen Taste vorgenommen wird, und insbesondere
eine Möglichkeit geschaffen wird, die Auswirkungen von
Rauschen aufzuheben oder wenigstens zu reduzieren, das ansonsten
dazu führen kann, dass ein falscher Messwert erfasst wird.
In einem Beispiel schließt das Bestimmen eines Maßes an
Ladung, das an der Taste durch Rauschen induziert wird, Koppeln
eines Rauschmessungs-Kondensators mit der Taste während
des Rauschmessungs-Teils des Messungszyklus entweder, nachdem die
durch die Taste induzierte Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
worden ist, oder bevor die Ladung während des Ansteuer-Teils
des Messungszyklus an der Taste induziert worden ist. Die an der
Taste induzierte Ladung kann zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
werden, indem der Signalmessungs-Kondensator simultan zu dem Ansteuer-Teil
des Messungszyklus mit der Taste gekoppelt wird, wodurch die an
der Taste induzierte Ladung während des Signalmessungs-Teils
des Messungszyklus zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
wird, und indem ein Maß an Ladung bestimmt wird, das an
dem Signalmessungs-Kondensator vorhanden ist.With
Embodiments of the present invention may be
a method and an apparatus are provided with which
accuracy is improved with the signal measurement
a capacitively charged key is made, and in particular
a possibility is created, the effects of
Cancel or at least reduce noise otherwise
can lead to a wrong measured value being detected.
In one example, determining a measure includes
Charge induced by noise at the key, coupling
of a noise measurement capacitor with the key during
the noise measurement part of the measurement cycle either after the
charge induced by the key to the signal measurement capacitor
or before the charge during the drive part
the measurement cycle has been induced on the button. The at the
Button induced charge can be transferred to the signal measurement capacitor
be done by the signal measurement capacitor simultaneously to the drive part
the measurement cycle is coupled with the button, causing the on
the button induced charge during the signal measurement part
of the measurement cycle to the signal measurement capacitor
This is determined by determining a level of charge
the signal measurement capacitor is present.
Bei
einem anderen Beispiel schließt das Bestimmen des Maßes
an Ladung, das an der Taste durch das Rauschen induziert wird, Koppeln
des Signalmessungs-Kondensators mit der Taste gleichzeitig zu dem
Ansteuer-Teil des Zyklus ein, so dass die an der Taste induzierte
Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen wird,
und das Bestimmen des Maßes an Ladung, das durch das Rauschen
an der Taste induziert wird, aus dem Rauschmessungs-Teil des Messungszyklus
schließt umgekehrtes Koppeln des Signalmessungs-Kondensators mit
der Taste entweder vor dem Ansteuer-Teil des Messungszyklus oder
nach dem Signalmessungs-Teil des Messungszyklus ein, so dass die durch
Rauschen an der Taste induzierte Ladung das Maß an Ladung
reduziert, das an dem Messungs-Kondensator während des
Signalmessungs-Teils des Zyklus induziert wird.at
another example involves determining the measure
charge induced on the key by the noise coupling
of the signal measurement capacitor with the key simultaneously to the
Driving part of the cycle, so that the induced on the button
Charge is transferred to the signal measurement capacitor,
and determining the amount of charge that is due to the noise
is induced on the key from the noise measurement portion of the measurement cycle
includes inverse coupling of the signal measurement capacitor
the button either before the drive part of the measurement cycle or
after the signal measurement part of the measurement cycle, so that the through
Noise at the button induced charge the level of charge
reduced at the measurement capacitor during the
Signal measurement part of the cycle is induced.
In
einigen Ausführungsformen sind ein Zeitraum des Signalmessungs-Teils
und des Rauschmessungs-Teils des Zyklus im Wesentlichen gleich. Ein
Beitrag des Rauschens während des Signalmessungs-Teils
des Messungszyklus wird durch einen Abtastwert des Rauschens dargestellt,
der aus dem Rauschmessungs-Teil des Messungszyklus bestimmt wird,
und zwar ohne Regulierung, Skalierung oder Anpassung. Wenn sich
hingegen der Zeitraum des Rauschmessungs-Teils des Messungszyklus von
dem Signalmessungs-Teil des Messungszyklus unterscheidet, kann die
Rauschmessung proportional zu der Differenz der Zeiträume
des Signal- und des Rauschmessungs-Teils des Zyklus skaliert werden.
In einigen Ausführungsformen schließt der Rauschmessungs-Teil
des Messungszyklus einen ersten Zeitraum vor dem Signalmessungs-Teil
des Zyklus sowie einen zweiten Zeitraum nach dem Signalmessungs-Teil
des Zyklus ein. Dadurch schafft, wenn das Rauschen nie derfrequentes
Rauschen ist, die Messung des Durchschnitts-Rauschens, die zwischen
dem ersten und dem zweiten Teil des Rauschmessungs-Teils des Messungszyklus
durchgeführt wird, einen genaueren Schätzwert
des Maßes an Ladung, das während des Signalmessungs-Teils
des Messungszyklus durch das Rauschen induziert wird.In
Some embodiments are a period of the signal measurement part
and the noise measurement portion of the cycle are substantially the same. One
Contribution of noise during the signal measurement part
the measurement cycle is represented by a sample of the noise,
determined from the noise measurement part of the measurement cycle,
without regulation, scaling or adjustment. If
however, the period of the noise measurement portion of the measurement cycle of
the signal measurement part of the measurement cycle, the
Noise measurement proportional to the difference of the time periods
of the signal and noise measurement part of the cycle.
In some embodiments, the noise measurement part closes
the measurement cycle a first period before the signal measurement part
of the cycle and a second period after the signal measurement part
of the cycle. This creates, if the noise never derfrequentes
Noise is the measurement of the average noise that occurs between
the first and second parts of the noise measurement part of the measurement cycle
is performed, a more accurate estimate
the amount of charge that occurs during the signal measurement part
of the measurement cycle is induced by the noise.
Bei
einigen Beispielen tritt das Induzieren der Ladung an der Taste
während des Ansteuer-Teils des Messungszyklus vor dem Koppeln
des Signalmessungs-Kondensators mit der Taste während des
Signalmessungs-Teils des Messungszyklus auf, um eine Verweilzeit
zu verkürzen, so dass die Taste vorgeladen wird, bevor
die an der Taste induzierte Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
wird. Die Verweilzeit ist eine Zeit, die erforderlich ist, bis die von
der Taste übertragene Ladung einen stationären Wert
erreichen kann.In some examples, inducing charge on the key occurs during the drive portion of the measurement cycle prior to coupling the signal measurement capacitor with the key during the signal measurement portion of the measurement cycle to shorten a dwell so that the key is pre-charged before the charge induced to the key is transferred to the signal measurement capacitor. The dwell time is a time required for the charge transferred from the key to reach a steady state value.
Verschiedene
weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in
den beigefügten Ansprüchen definiert.Various
Further aspects and features of the present invention are disclosed in
defined in the appended claims.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Beispielhafte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im
Folgenden lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet
werden, und in denen:exemplary
Embodiments of the present invention are described in US Pat
Below, by way of example only, with reference to the accompanying drawings
described in which like parts with the same reference numerals
be, and in which:
1A ein
schematisches Blockdiagramm ist, das ein Beispiel eines berührungsempfindlichen Sensors
zeigt, und 1B eine beispielhafte Darstellung
des Fingers eines Benutzers ist, der sich nahe an dem Sensor befindet; 1A is a schematic block diagram showing an example of a touch-sensitive sensor, and 1B an exemplary representation of the finger of a user who is close to the sensor;
2 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das ein elektrisches Äquivalent
des in 1B gezeigten Berührungssensors
ist; 2 is a schematic block diagram showing an electrical equivalent of the in 1B is shown touch sensor;
3 ein
schematisches Blockdiagramm einer Schaltung ist, die in Kombination
mit dem in 1B gezeigten Berührungssensor
dazu dient, einen Berührungssensor zu bilden; 3 is a schematic block diagram of a circuit used in combination with the in 1B shown touch sensor serves to form a touch sensor;
4 ein
beispielhaftes Zeitdiagramm ist, das die Funktion der in 3 gezeigten
Erfassungsschaltung darstellt; 4 is an exemplary timing diagram that illustrates the function of the in 3 represents the detection circuit shown;
5 ein
schematisches Blockdiagramm ist, das eine berührungsempfindliche
Matrix ist, die eine zweidimensionale kapazitive Wandlersensoranordnung
bildet; 5 Figure 3 is a schematic block diagram that is a touch-sensitive matrix that forms a two-dimensional capacitive transducer sensor assembly;
6 eine
schematische Darstellung ist, die eine Einsatzmöglichkeit
des in 5 gezeigten zweidimensionalen kapazitiven Wandlersensors
zeigt; 6 a schematic representation is that a possible use of in 5 shows two-dimensional capacitive transducer sensor shown;
7 eine
grafische Darstellung ist, die ein Diagramm einer Signalstärke
in Bezug auf die Zeit zeigt, das eine Spannung oder Ladung darstellt,
die an einer Erfassungstaste vorhanden ist, die durch Sinuswellen-Rauschen,
wie beispielsweise Sinus-Rauschen, beeinflusst worden ist; 7 Fig. 10 is a graph showing a graph of signal strength versus time representing a voltage or charge present on a sense button that has been affected by sine wave noise, such as sine noise;
8 eine
schematische Darstellung der Signalstärke in Bezug die
Zeit für eine Kombination des in 7 gezeigten
Sinuswellen-Rauschens und Rauschen höherer Frequenz ist; 8th a schematic representation of the signal strength with respect to the time for a combination of in 7 shown sine wave noise and higher frequency noise;
9 ein
schematisches Blockdiagramm einer Schaltung ist, die einen Ladungsmessungs-Teil gemäß einem
Beispiel der vorliegenden Methode enthält; 9 Fig. 10 is a schematic block diagram of a circuit including a charge-measuring part according to an example of the present method;
10 eine
grafische Darstellung eines Zeitdiagramms ist, das eine beispielhafte
Funktion der in 9 gezeigten Messungsschaltung
darstellt; 10 FIG. 4 is a graphical representation of a timing diagram illustrating an exemplary function of the in FIG 9 represents the measuring circuit shown;
11 eine
grafische Darstellung eines Zeitdiagramms für eine zweite
beispielhafte Funktion der in 9 gezeigten
Messungsschaltung ist; 11 a graphical representation of a timing diagram for a second exemplary function of in 9 shown measuring circuit;
12 eine
grafische Darstellung eines Zeitdiagramms ist, das eine weitere
beispielhafte Funktion der in 9 gezeigten
Messungsschaltung darstellt; 12 FIG. 4 is a graphical representation of a timing diagram illustrating another example function of the present invention 9 represents the measuring circuit shown;
13 eine
grafische Darstellung eines Diagramms der Signalstärke
in Bezug auf die Zeit ist, die die Funktion der Messungsschaltung
in 9 entsprechend dem Zeitdiagramm in 12 darstellt; 13 is a graphical representation of a graph of signal strength with respect to time, showing the function of the measurement circuit in FIG 9 in accordance with the timing diagram in 12 represents;
14 ein
schematisches Blockdiagramm eines Berührungssensors ist,
der ein zweites Beispiel einer Messungsschaltung gemäß der
vorliegenden Methode enthält; 14 Fig. 10 is a schematic block diagram of a touch sensor including a second example of a measurement circuit according to the present method;
15 eine
grafische Darstellung eines Zeitdiagramms ist, das eine beispielhafte
Funktion der in 14 gezeigten Messungsschaltung
darstellt; 15 FIG. 4 is a graphical representation of a timing diagram illustrating an exemplary function of the in FIG 14 represents the measuring circuit shown;
16 ein
Flussdiagramm ist, das eine beispielhafte Funktion der vorliegenden
Methode zum Messen des Signals und des Rauschens darstellt, die an
einer kapazitiv geladenen Taste induziert werden; 16 Fig. 10 is a flowchart illustrating an exemplary function of the present method for measuring the signal and noise induced on a capacitively charged key;
17 ein
Flussdiagramm ist, das ein Beispiel des Signalmessungs-Teils und
des Rauschmessungs-Teils des Flussdiagramms in 16 darstellt;
und 17 FIG. 12 is a flowchart showing an example of the signal measurement part and the noise measurement part of the flowchart in FIG 16 represents; and
18 ein
Flussdiagramm ist, das ein anderes Beispiel des Signalmessungs-Teils
und des Rauschmessungs-Teils des Flussdiagramms in 16 darstellt. 18 FIG. 12 is a flowchart showing another example of the signal measurement part and the noise measurement part of the flowchart in FIG 16 represents.
Ausführliche BeschreibungDetailed description
Es
gibt, wie oben erläutert, verschiedene Formen von Berührungssensoren,
die das Vorhandensein eines Körpers nahe an dem Berührungssensor
aufgrund einer Änderung von Ladung bestimmen können,
die von einer Taste des Berührungssensors übergetragen
wird. Ein Beispiel eines derartigen Berührungssensors ist
in 1A und 1B dargestellt.
Das in 1A und 1B gezeigte
Beispiel entspricht einem Beispiel, bei dem ein Paar Elektroden
einen Berührungssensor bilden. Ein Paar Elektroden 100, 104,
die eine Ansteuer- bzw. X-Platte und eine empfangende bzw. V-Platte
in der folgenden Beschreibung bilden, sind, wie in 1A gezeigt,
unterhalb der Oberfläche eines berührungsempfindlichen Bedienfeldes 15 angeordnet.
Der Berührungssensor 10 ist, wie in 1A und 1B gezeigt,
so eingerichtet, dass er das Vorhandensein eines Körpers, wie
beispielsweise eines Fingers 20 eines Benutzers, aufgrund
einer Änderung eines Maßes an Ladung erfasst,
das von der V-Platte 104 übertragen wird. Wenn
die X-Platte 100 durch eine Schaltung geladen oder angesteuert
wird, wird, wie in 1A gezeigt, ein elektrisches
Feld, das durch die Linien 18 und 19 dargestellt
ist, sowohl oberhalb als auch unterhalb der Oberfläche 15 des
berührungsempfindlichen Feldes erzeugt, wodurch Ladung
zu der Y-Platte 104 übertragen wird. Die X-Platte
und die Y-Platte 100, 104 bilden eine kapazitiv
geladene Taste 10. Durch die Störung des elektrischen
Feldes 18 aufgrund des Vorhandenseins des Fingers 20 des
Benutzers wird, wie in 1B gezeigt, das elektrische
Feld oberhalb der Oberfläche des Bedienfeldes 15 durch
einen Erdungs- bzw. Masseeffekt gestört, der durch den
Finger 20 des Benutzers erzeugt wird, wie dies schematisch
durch ein Erd-Symbol 34 dargestellt ist.As explained above, there are various forms of touch sensors that can determine the presence of a body close to the touch sensor due to a change in charge that is transferred by a button of the touch sensor. An example of such a touch sensor is in 1A and 1B shown. This in 1A and 1B Example shown corresponds to an example in which a pair of electro form a touch sensor. A pair of electrodes 100 . 104 which constitute an X-plate and a receiving V-plate in the following description are as in FIG 1A shown below the surface of a touch-sensitive control panel 15 arranged. The touch sensor 10 is how in 1A and 1B shown to be such that it detects the presence of a body, such as a finger 20 of a user, due to a change in a level of charge detected by the V-plate 104 is transmitted. If the X-plate 100 is loaded or driven by a circuit, as in 1A shown an electric field through the lines 18 and 19 is shown, both above and below the surface 15 of the touch-sensitive field, thereby causing charge to the Y-plate 104 is transmitted. The X-plate and the Y-plate 100 . 104 form a capacitively charged button 10 , Due to the disturbance of the electric field 18 due to the presence of the finger 20 the user will, as in 1B shown the electric field above the surface of the control panel 15 disturbed by a ground or mass effect by the finger 20 the user is generated, as shown schematically by an earth symbol 34 is shown.
Ein
Ersatzschaltbild des in 1A und 1B gezeigten
Berührungssensors ist in 2 dargestellt.
In 2 sind äquivalente Kapazitäten
in Form eines Schaltbildes dargestellt. Eine zwischen der X-Platte
und der V-Platte der Taste 100, 104 ausgebildete
Kapazität ist eine Kapazität CE 105.
Das Vorhandensein des Körpers 20 bewirkt die Erzeugung
von Nebenschlusskapazitäten 30 und 32,
die dann über den Körper durch einen äquivalenten
Erdungskondensator 22 zu der Erde 34 geerdet werden.
So beeinflusst das Vorhandensein des Körpers 20 das
Maß an Ladung, das von der Y-Platte der Taste übertragen
wird, und schafft somit eine Möglichkeit des Erfassens
des Vorhandenseins des Körpers 20.An equivalent circuit of the in 1A and 1B shown touch sensor is in 2 shown. In 2 Equivalent capacities are shown in the form of a circuit diagram. One between the X-plate and the V-plate of the button 100 . 104 Capacity formed is a capacity C E 105 , The presence of the body 20 causes the generation of shunt capacitances 30 and 32 which then passes over the body through an equivalent grounding capacitor 22 to the earth 34 be grounded. So affects the presence of the body 20 the amount of charge transferred from the Y-plate of the key and thus provides a possibility of detecting the presence of the body 20 ,
3 zeigt
ein beispielhaftes Schaltbild, das einen Berührungssensor
bildet, indem eine von der in 2 gezeigten
X-Platte 100 auf die V-Platte 104 übertragenes
Maß an Ladung erfasst wird, und es enthält eine
Ladungsmessungsschaltung, die eine Reproduktion aus WO-00/44018 ist, um die Darstellung
beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
zu unterstützen. 3 FIG. 12 shows an exemplary circuit diagram forming a touch sensor using one of the in 2 shown X-plate 100 on the V-plate 104 transmitted amount of charge is detected, and it includes a charge-measuring circuit, which is a reproduction WO-00/44018 to assist in the illustration of exemplary embodiments of the present invention.
Eine
Ansteuerschaltung 101 ist, wie in 3 gezeigt,
mit der X-Platte der Taste 100 verbunden, und die Y-Platte
der Taste 104 ist mit einem Eingang 106 einer
Ladungsmess-Schaltung 108 verbunden, wobei die X- und die
V-Platte zusammen den Kondensator 105 bilden. Der Eingang 106 ist
mit einem ersten steuerbaren Schalter 110 und mit einer
Seite eines Messkondensators CS 112 verbunden.
Die andere Seite des Messungs-Kondensators 112 ist über einen
zweiten Schalter 114 mit einem Ausgang 116 der
Messungsschaltung 108 verbunden, der als eine Spannung
VOUT einer Steuereinheit 118 zugeführt wird.
In dem in 3 gezeigten Schaltbild ist eine konventionelle
Form gewählt worden, um zu zeigen, dass ein Steuereingang
jedes der Schalter 110, 114 bei dem Steuereingang „0” offen
ist und bei dem Steuereingang „1” geschlossen
ist. Die andere Seite jedes der Schalter 110, 114 ist
mit Erde verbunden, so dass, wenn der Steuereingang „1” ist,
der Verbindungseingang mit Erde verbunden wäre. Die Funktion
des in 3 gezeigten Berührungssensor einschließlich
der Funktion der Messungsschaltung, die so eingerichtet ist, dass
sie ein von der X-Platte zu der V-Platte der Taste 104 übertragenes
Maß an Ladung misst, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
das in 4 gezeigte Zeitdiagramm erläutert.A drive circuit 101 is how in 3 shown with the X-plate of the button 100 connected, and the Y-plate of the button 104 is with an entrance 106 a charge measuring circuit 108 connected, wherein the X and the V-plate together the capacitor 105 form. The entrance 106 is with a first controllable switch 110 and with one side of a measuring capacitor C S 112 connected. The other side of the measurement capacitor 112 is via a second switch 114 with an exit 116 the measurement circuit 108 connected as a voltage V OUT of a control unit 118 is supplied. In the in 3 In the diagram shown, a conventional form has been chosen to show that a control input of each of the switches 110 . 114 at the control input "0" is open and at the control input "1" is closed. The other side of each of the switches 110 . 114 is connected to ground so that when the control input is "1", the connection input would be connected to ground. The function of in 3 shown touch sensor including the function of the measuring circuit, which is arranged so that one from the X-plate to the V-plate of the button 104 is measured in the following with reference to the in 4 illustrated timing diagram explained.
In 4 sind
vier Zeitdiagramme 130, 132, 134, 138 gezeigt,
um die Funktion der in 3 gezeigten Messungsschaltung 108 darzustellen.
Ein erstes Zeitdiagramm 130 stellt den an den zweiten Schalter 114 angelegten
Steuereingang dar. So ist auf der linken Seite der logische Wert
des Steuereingangs dargestellt, während auf der rechten
Seite die Auswirkung an dem Verbindungspunkt 114.1 so dargestellt
ist, dass er entweder „Z” ist, wenn der Verbindungspunkt 114.1 isoliert
oder erdfrei ist, oder bei einem logischen Steuereingang von „1” geerdet
ist. Desgleichen stellt ein Zeitdiagramm 132 für
den logischen Steuereingang Werte „0” oder „1” eines
Verbindungspunktes 110.1 entweder erdfrei (Z) oder geerdet
(0) dar. Ein drittes Zeitdiagramm 134 zeigt einen relativen
Zeitablauf eines zu der X-Platte 100 der Taste geleiteten
Ansteuersignals, wobei in diesem Fall im Unterschied zu den Zeitdiagrammen 130, 132 für
die zwei Schalter 110, 114 der Wert des Zeitdiagramms
ein abso luter Wert ist, so dass die linke Seite darstellt, dass
die Spannung zwischen 0 V und der Bezugsspannung V variiert, die
die Spannung ist, die dazu dient, die X-Platte 100 zu laden.
Das letzte Zeitdiagramm 138 ist eine Darstellung der beispielhaften Signalstärke
bzw. Spannung, die an dem Messungs-Kondensator 112 aufgrund
des Öffnens und Schließens der Schalter 110, 114 und
des Ansteuerns der X-Platte 100 entsprechend dem durch
die Zeitdiagramme 130, 132, 134 dargestellten
Zeitablauf erzeugt wird. Die Zeitdiagramme 130, 132, 134, 138 werden
im Folgenden erläutert.In 4 are four time charts 130 . 132 . 134 . 138 shown to the function of in 3 shown measuring circuit 108 display. A first timing diagram 130 put that on the second switch 114 Thus, on the left side, the logical value of the control input is shown, while on the right side, the effect on the connection point 114.1 is shown as being either "Z" when the connection point 114.1 is isolated or floating, or grounded at a logical control input of "1". Likewise represents a time diagram 132 for the logical control input values "0" or "1" of a connection point 110.1 either floating (Z) or grounded (0). A third timing diagram 134 shows a relative timing of one to the X-plate 100 the key guided drive signal, in which case, in contrast to the timing diagrams 130 . 132 for the two switches 110 . 114 the value of the timing diagram is an absolute value, so that the left side represents that the voltage varies between 0 V and the reference voltage V, which is the voltage used to drive the X-plate 100 to load. The last time chart 138 FIG. 12 is an illustration of the exemplary signal strength applied to the measurement capacitor. FIG 112 due to the opening and closing of the switches 110 . 114 and driving the X-plate 100 according to the timing diagrams 130 . 132 . 134 time sequence is generated. The timing diagrams 130 . 132 . 134 . 138 are explained below.
In 4 wird
an einem ersten Punkt t1 die Ladungsmessungsschaltung 108 initialisiert,
wobei beide Steuereingänge für die Schalter 110, 114 „H” (1)
sind, so dass sowohl die Y-Platte als auch der Ladungsmessungs-Kondensator 112 geerdet
sind und die X-Platte 100 der Taste auf „Null” ist
und daher nicht durch die Ansteuerschaltung 101 angesteuert wird.
Dementsprechend ist die Ausgangsspannung über die Ladungsmessungsschaltung 112 „Null”.
Zu t2 wird der logische Eingang an dem Steuerschalter 114 auf „Null” gesetzt,
so dass der Schalter geöffnet wird und der Verbindungspunkt 114.1 erdfrei
wird, der die Ausgangsspannung 116 mit einer Seite des
Messungs-Kondensators 112 verbindet.In 4 At a first point t1, the charge-measuring circuit becomes 108 initialized, with both control inputs for the switches 110 . 114 "H" (1) are such that both the Y-plate and the charge-measuring capacitor 112 are grounded and the X-plate 100 the key is at "zero" and therefore not by the drive circuit 101 is controlled. Accordingly, the output voltage is across the charge measurement circuit 112 "Zero". At t2 becomes the logical input at the control switch 114 set to "zero" so that the switch is opened and the connection point 114.1 floating, which is the output voltage 116 with one side of the measurement capacitor 112 combines.
Zum
nächsten Zeitpunkt t3 wird der Steuereingang des Schalters 110 auf „L” (0)
gesetzt, so dass der Verbindungspunkt 110.1 erdfrei wird,
d. h. YA, bevor zu einem Zeitpunkt t4 die
Ansteuersteuerschaltung 101 die X-Platte der Taste 100 auf
die Bezugsspannung V ansteuert. Dann wird, um den Messungs-Kondensator
CS über einen Zeitraum S zwischen
t5 und t6 zu laden, der Steuereingang an dem Schalter 114 auf „H” (1)
gesetzt, um so YB zu erden und an der Y-Platte
der Taste 104 induzierte Ladung zu dem Ladungsmessungs-Kondensator 112 bis
zu dem Zeitpunkt t6 zu übertragen, zu dem der Steuereingang
an den Schalter 114 auf „L” (0) gesetzt
wird, so dass der Verbindungspunkt 114.1 wieder erdfrei wird.
Nach dem Laden des Messungs-Kondensators CS über
eine erste Verweilzeit zwischen t5 und t6 wird zum Zeitpunkt t7
der Steuereingang an Schalter 110 auf „H” (1)
gesetzt, um so den Verbindungspunkt 110.1 zu erden, der
mit der anderen Seite des LadungsMessungs-Kondensators CS 112 verbunden ist. Dadurch kann
die Spannung über den Messungs-Kondensator gemessen werden.
Das Maß an Ladung, das von der Y-Platte 104 zu
dem Messungs-Kondensator CS 112 während
der Verweilzeit zwischen t5 und t6 übertragen wird, wird
als die Ausgangsspannung VOUT dargestellt.At the next time t3, the control input of the switch 110 set to "L" (0), leaving the connection point 110.1 becomes floating, ie, Y A , before the drive control circuit at time t4 101 the X-plate of the button 100 on the reference voltage V drives. Then, to charge the measurement capacitor C S for a period of time S between t5 and t6, the control input to the switch 114 set to "H" (1) so as to ground Y B and to the Y-plate of the key 104 induced charge to the charge-measuring capacitor 112 until the time t6 to which the control input to the switch 114 is set to "L" (0) so that the connection point 114.1 becomes earth-free again. After charging the measuring capacitor C S for a first dwell time between t5 and t6, the control input is switched on at time t7 110 set to "H" (1) so as to make the connection point 110.1 grounded with the other side of the charge measurement capacitor C s 112 connected is. This allows the voltage across the measurement capacitor to be measured. The amount of charge from the Y-plate 104 to the measurement capacitor C S 112 is transmitted during the dwell time between t5 and t6, is represented as the output voltage V OUT .
Zum
Zeitpunkt t8 geht die Ansteuerschaltung 101 auf „L” (0),
womit eine erste Messungsfolge abgeschlossen wird.At time t8, the drive circuit goes 101 to "L" (0), thus completing a first measurement sequence.
Zum
Zeitpunkt t9 tritt der nächste Messungszyklus einer Messungsfolge
auf. Zum Zeitpunkt t9 geht der Steuereingang an dem Schalter 110 auf „L” (0),
so dass YA erdfrei wird, bevor die Ansteuerschaltung
die X-Platte 100 zu Zeitpunkt t10 wieder mit einer Spannung „V” lädt.
Der Messungs-Kondensator 112 wird erneut mit der von der
Y-Platte 104 der Taste zu dem Messungs-Kondensator 112 übertragenen Ladung
geladen. Wie bei der ersten Periode geht zum Zeitpunkt t11 der Steuereingang
des Schalters 114 auf „H” (1), so dass
der Punkt 114.1 geerdet wird und Ladung bis zum Zeitpunkt
t12 zu dem Messungs-Kondensator übertragen wird, zu dem
der Steuereingang an dem Schalter 114 auf „L” geht,
wodurch YB wieder erdfrei wird. So wird
wiederum Ladung von V-Platte 104 während der Verweilperiode zwischen
t11 und t12 übertragen, wodurch die Spannung über
dem Messungs-Kondensator CS erhöht wird,
die als die Ausgangsspannung VOUT dargestellt wird.
Zum Zeitpunkt t13 wird der Steuereingang an den Schalter 110 auf „H” (1)
gesetzt, wodurch YA geerdet wird, und zum
Zeitpunkt t14 geht die Ansteuerschaltung 101 auf „L” (0),
womit die zweite Messungsfolge abgeschlossen wird. So ist wie bei
der ersten Folge ein Maß an Ladung von der V-Platte übertragen
worden, durch das die Spannung über den Messungs-Kondensator 112 erhöht
worden ist, die ein von der V-Platte getragenes Maß an
Ladung darstellt.At time t9, the next measurement cycle of a measurement sequence occurs. At time t9, the control input goes to the switch 110 to "L" (0) so that Y A becomes floating before the drive circuit drives the X-plate 100 at time t10 again with a voltage "V" loads. The measurement capacitor 112 will be repeated with that of the Y-plate 104 the button to the measurement capacitor 112 transferred charge loaded. As with the first period, the control input of the switch goes on at time t11 114 to "H" (1), so the point 114.1 is grounded and charge is transferred to the measurement capacitor by time t12, to which the control input on the switch 114 goes to "L", which makes Y B free again. So, in turn, charge of V-plate 104 during the dwell period between t11 and t12, thereby increasing the voltage across the measurement capacitor C S , which is represented as the output voltage V OUT . At time t13, the control input is at the switch 110 is set to "H" (1), thereby grounding Y A , and at time t14, the drive circuit goes low 101 to "L" (0), completing the second measurement sequence. Thus, as in the first sequence, a measure of charge has been transferred from the V-plate, through which the voltage across the measurement capacitor 112 which is a level of charge carried by the V-plate.
Nach
mehreren Folgen ist das an der Y-Platte vorhandene Maß an
Ladung, das zu dem Messungs-Kondensator 112 übertragen
wird, konsistent, wodurch eine Darstellung der an der Taste vorhandenen
Ladung entsteht, die durch das Ansteuersignal zu der X-Platte 100 über
die Ansteuerschaltung 101 erzeugt wird. Das Maß an
Ladung an dem Messungs-Kondensator 112 wird mit Hilfe eines
Entladungswiderstandes 140 bestimmt. Eine Seite des Entladungswiderstandes 140 ist
mit dem Messungs-Kondensator verbunden, und die andere Seite SMP
ist mit einem Entladungsschalter 142 verbunden. Der Entladungsschalter 142 empfängt
ein Steuersignal von der Steuereinheit 118 über
einen Steuerkanal 144. Die Steuereinheit 118 wird
so gesteuert, dass sie bei Messungsfolgen SMP erdet und den Messungs-Kondensator
CS 112 über den Entladungswiderstand 140 entlädt,
indem sie SMP mit einer Spannung VDD verbindet.
Die Steuereinheit 118 bestimmt dann ein vorhandenes Maß an
Ladung, indem sie eine vorgegebene Anzahl von Taktperioden zählt,
bevor die Ladung an dem Messungs-Kondensator CS auf
Null entladen ist. Die Anzahl von Taktperioden stellt daher einen
relativen Signal-Abtastwert für das jeweilige Signal gemessener
Ladung dar.After several episodes, the amount of charge present on the Y-plate is that of the measurement capacitor 112 is transmitted consistently, thereby providing an indication of the charge present on the key caused by the drive signal to the X-plate 100 via the drive circuit 101 is produced. The amount of charge on the measurement capacitor 112 is using a discharge resistor 140 certainly. One side of the discharge resistor 140 is connected to the measurement capacitor, and the other side is SMP with a discharge switch 142 connected. The discharge switch 142 receives a control signal from the control unit 118 via a control channel 144 , The control unit 118 is controlled to ground at measurement sequences SMP and the measurement capacitor C S 112 over the discharge resistance 140 discharges by connecting SMP to a voltage V DD . The control unit 118 then determines an existing level of charge by counting a predetermined number of clock periods before the charge on the measurement capacitor C S is discharged to zero. The number of clock periods therefore represents a relative signal sample for the respective signal of measured charge.
In
alternativen Ausführungsformen kann die Steuereinheit,
anstatt, dass die Steuereinheit 118 eine vorgegebene Anzahl
von Messungsfolgen erzeugt und dann die an der Y-Platte vorhandene
Ladung misst, so arbeiten, dass sie die Messungsfolgen fortsetzt,
bis eine vorgegebene Schwellenspannung erreicht ist. Die Anzahl
an Messperioden, die erforderlich sind, um den vorgegebenen Schwellenwert zu
erreichen, bildet dann eine Anzeige des von der X-Platte zu der
Y-Platte übertragenen Maßes an Ladung und damit
eine Anzeige der elektrischen Kopplung zwischen ihnen. Daher ändert
das Vorhandensein eines Körpers nahe an der Kopplung die elektrische
Kopplung und damit die Anzahl von Folgen, die erforderlich sind,
um den Schwellenwert zu erreichen, der dann durch die Steuereinheit
erfasst werden kann.In alternative embodiments, the control unit may instead of that the control unit 118 generating a predetermined number of measurement sequences and then measuring the charge present on the Y-plate, operate to continue the measurement sequences until a predetermined threshold voltage is reached. The number of measurement periods required to reach the predetermined threshold then provides an indication of the amount of charge transferred from the X-plate to the Y-plate and thus an indication of the electrical coupling between them. Therefore, the presence of a body close to the coupling alters the electrical coupling, and hence the number of sequences required to reach the threshold, which can then be detected by the control unit.
Ein
Ladungssubtraktions-Kondensator ist, wie in WO-00/44018 erläutert, vorhanden,
um Ladung von der V-Platte der Taste 104 und dem Messungs-Kondensator
zu subtrahieren und zu gewährleisten, dass eine lineare Übertragung
von Ladung zu dem Messungs-Kondensator 112 stattfindet,
um eine genaue Messung zu gewährleisten. Weitere Erläuterungen
befinden sich daher in WO-00/44018 ,
deren Inhalt hiermit durch Verweis einbezogen wird.A charge subtraction capacitor is as in WO-00/44018 explained, present to charge from the V-plate of the button 104 and to subtract the measurement capacitor and ensure that a linear transfer of charge to the measurement capacitor 112 takes place to ensure an accurate measurement. Further explanations are therefore in WO-00/44018 , the contents of which are hereby incorporated by reference.
Ein
Vorteil der in 3 gezeigten Messungsschaltung
besteht darin, dass unter Verwendung der gleichen konstruktiven
und funktionellen Prinzipien eine Matrix aus berührungsempfindlichen
Schaltern ausgebildet werden kann, so dass ein Benutzer entweder
beispielsweise eine Vielzahl unterschiedlicher Positionen auf einem
berührungsempfindlichen Bildschirm oder beispielsweise
eine Vielzahl unterschiedlicher Funktionen in Abhängigkeit
von der Position des Empfängers des Benutzers in Bezug
auf die Matrix von Punkten auswählen kann. 5 ist beispielsweise
weitestgehend aus WO-00/44018 übernommen.An advantage of in 3 The measurement circuit shown is that, using the same constructive and functional principles, a matrix of touch-sensitive switches can be formed, allowing a user either a plurality of different positions on a touch-sensitive screen or, for example, a variety of different functions depending on the position of the receiver of the user with respect to the matrix of points. 5 For example, is largely off WO-00/44018 accepted.
Ansteuerschaltungen 101.1, 101.2, 101.3, 101.4 in 5 sind
so eingerichtet, dass sie verschiedene Sensorpunkte 205 ansteuern,
die, wie in 5 beispielhaft gezeigt, ein
Feld aus N = 4 × M = 4 bilden. So wird, wie entsprechend
in 6 gezeigt, ein Bedienfeld mit sechzehn berührungsempfindlichen
Punkten geschaffen, die dazu dienen können, entweder den
berührungsempfindlichen Bildschirm oder ein Bedienfeld
mit mehreren Auswahl-Steuerschaltern zu bilden.drive circuits 101.1 . 101.2 . 101.3 . 101.4 in 5 are set up to have different sensor points 205 to drive, as in 5 exemplified form a field of N = 4 × M = 4. So will, as appropriate in 6 has provided a control panel with sixteen touch-sensitive points that may serve to form either the touch-sensitive screen or a control panel with multiple selection control switches.
Jede
der Ansteuerschaltungen 101.1, 101.2, 101.3, 101.4 wird,
wie in 5 gezeigt, durch die Steuereinheit 118.1 so
gesteuert, dass jede der entsprechenden Leitungen X1, X2, X3, X4
auf die gleiche Weise angesteuert wird, auf die X-Platte 100 in 3 angesteuert
wird, wie dies in 4 dargestellt ist. Der Ausgang
des Kopplungskondensators an jedem der Punkte 205 ist mit
einer Seite von Messungs-Kondensatoren 112.1, 112.2, 112.3, 112.4 verbunden,
die so eingerichtet sind, dass sie ein an der V-Platte Y1, Y2, Y3,
Y4 vorhandenes Maß an Ladung messen und Ausgangssignale 116.1, 116.2, 116.3, 116.4 erzeugen,
um das Vorhandensein eines Objektes auf die gleiche Weise wie bei
der Funktion der in 3 und 4 gezeigten
Schaltung zu erfassen. Weitere Details bezüglich der Funktion
einer derartigen Matrixschaltung sind in WO-00/44018 offenbart.Each of the drive circuits 101.1 . 101.2 . 101.3 . 101.4 will, as in 5 shown by the control unit 118.1 so controlled that each of the respective lines X1, X2, X3, X4 is driven in the same manner on the X-plate 100 in 3 is driven, as in 4 is shown. The output of the coupling capacitor at each of the points 205 is with a side of measurement capacitors 112.1 . 112.2 . 112.3 . 112.4 which are adapted to measure a level of charge present at the V-plate Y1, Y2, Y3, Y4 and output signals 116.1 . 116.2 . 116.3 . 116.4 generate the presence of an object in the same way as in the function of 3 and 4 to detect the circuit shown. Further details regarding the function of such a matrix circuit are in WO-00/44018 disclosed.
Obwohl
der oben unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschriebene
Berührungssensor einen effektiven Berührungssensor
bildet, der für viele Zwecke eingesetzt werden kann, besteht
ein Wunsch, derartige Berührungssensoren für Zwecke einzusetzen,
die zunehmende Herausforderungen bieten. Beispielsweise kann der
Einsatz eines Berührungssensors an einem Mobiltelefon ein
technisches Problem verursachen, da es eine Vielzahl von störenden
Rauschsignalen gibt, die durch Funkfrequenzstrahlung von Funkfrequenzsignalen
sowie durch Modulatoren im Inneren des Mobiltelefons erzeugt werden.
Desgleichen kann bei einem Fernsehgerät Schalt-Rauschen
aufgrund des An- und Abschaltens von LCD-Displays und Pixeln innerhalb
des Displays Rechteckwellen-Rauschen erzeugen. Sinuswellen-Rauschen,
wie es beispielsweise durch sinusförmigen Strom erzeugt
wird, kann ebenfalls vorliegen, wodurch das an einer Taste erfasste
Maß an Ladung beeinflusst werden kann. Ein Beispiel für
niederfrequentes Rauschen ist in 7 dargestellt.Although the above with reference to 1 to 6 As described, the contact sensor described herein forms an effective touch sensor that can be used for many purposes, there is a desire to use such touch sensors for purposes that present increasing challenges. For example, the use of a touch sensor on a mobile phone can cause a technical problem because there are a variety of spurious noise signals generated by radio frequency radiation of radio frequency signals as well as by modulators inside the mobile phone. Likewise, in a television, switching noise may generate square wave noise due to the turning on and off of LCD displays and pixels within the display. Sine wave noise, such as that produced by sinusoidal current, may also be present, which may affect the amount of charge sensed on a key. An example of low-frequency noise is in 7 shown.
In 7 ist
ein Diagramm einer Signalstärke bzw. -amplitude dargestellt,
die in Bezug auf die Zeit gemessene Spannung oder Ladung sein kann.
Verschiedene Punkte 220 sind, wie in 7 gezeigt, dargestellt,
um Punkte anzuzeigen, an denen Messungen einer Folge für
einen Berührungssensor, wie den in 4 und 5 gezeigten,
vorgenommen werden. Aufgrund von Sinuswellen-Rauschen, das durch
eine Linie 222 dargestellt wird, variiert, wie auf der
Hand liegt, ein von einer Taste durch einen Messungs-Kondensator
der Messungsschaltung (wie den in 3 und 5 gezeigten) übertragenes Maß an
Ladung, und könnte daher unter bestimmten Umständen
eine falsche Messung bezüglich des Vorhandenseins eines
Körpers verursachen.In 7 Figure 12 is a graph of signal strength, which may be voltage or charge measured in time. Different points 220 are, as in 7 shown to indicate points at which measurements of a sequence for a touch sensor, such as those in 4 and 5 be shown. Due to sine wave noise caused by a line 222 As will be appreciated, one of a key through a measurement capacitor of the measurement circuit (such as the one shown in FIG 3 and 5 shown) level of charge, and therefore could under some circumstances cause a false measurement of the presence of a body.
Bei
einigen Beispielen sind, wie auf der Hand liegt, sowohl Sinuswellen-Rauschen
als auch Rechteckwellen-Rauschen vorhanden, so dass sich das Diagramm
der Signalamplitude in Bezug auf die Zeit für eine Kombination
aus Sinuswellen-Rauschen, das in 7 gezeigt
ist, und Schalt-Rauschen, wie in 8 gezeigt
darstellt. So können, wie auf der Hand liegt, bei einigen
beispielhaften Ausführungsformen eine Methode zum Aufheben
oder wenigstens Reduzieren der Auswirkungen von Sinuswellen- oder Netzrauschen
sowie eine Methode zum Aufheben oder wenigstens Reduzieren der Auswirkungen
von Schalt-Rauschen mit Komponenten höherer Frequenz, das
in der gleichzeitig eingereichten US-Patentanmeldung Serien-Nr.
... (Anwalts-Aktennummer 3050.002US1) offenbart wird, miteinander
kombiniert werden, um die Wahrscheinlichkeit des korrekten Erfassens
des Vorhandenseins eines Körpers nahe an der berührungsempfindlichen
Sensortaste beim Vorhandensein sowohl von Sinuswellen-Rauschen als auch
von Schalt-Rauschen zu verbessern.In some examples, both sine-wave and square-wave noise are obvious, so the plot of signal amplitude with respect to time for a combination of sine-wave noise exhibited in FIG 7 is shown, and switching noise, as in 8th shown. Thus, as is obvious, in some exemplary embodiments, a method for overriding or at least reducing the effects of sine wave or network noise, as well as a method for canceling or at least reducing the effects of switching noise with higher frequency components, can be used simultaneously filed US patent application serial no. ... (Attorney Docket No. 3050,002US1) are combined to improve the likelihood of correctly detecting the presence of a body close to the touch sensitive sensor key in the presence of both sine wave noise and switching noise.
Eine
beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
die so eingerichtet ist, dass sie die Auswirkungen von Sinuswellen-Rauschen
auf einen Berührungssensor reduziert, ist in 9 dargestellt.
In 9 enthält eine Taste, die einen Berührungssensor 10.1 bildet,
eine X-Platte 100.1 sowie eine Y-Platte 104.1.
Die Taste ist so eingerichtet, dass sie das Vorhandensein eines
Körpers nahe an dem Berührungssensor auf die oben
unter Bezugnahme auf 1 bis 6 erläuterte
Weise erfasst. Um die Auswirkungen von Sinuswellen-Rauschen auf
die Taste 10.1 zu verringern, ist eine Messungsschaltung 300 vorhanden,
die einen ersten Messungssensor 302, der als CSN bezeichnet
wird und zum Messen von Rauschen dient, sowie einen zweiten Messungssensor 304 enthält,
der als CSS bezeichnet wird und dazu dient,
das Signal und an der Taste vorhandenes Rauschen zu messen. Die
Messungsschaltung enthält des Weiteren Schalter 306, 308, 310,
die jeweilige logische Eingänge 312, 314, 316 aufweisen,
die jeweils durch eine Steuereinheit 318 gesteuert werden,
die als ein Mikro-Controller ausgeführt sein kann. Es ist
des Weiteren ein Schalter 320 vorhanden, der die Funktion
der Ansteuerschaltung 101 erfüllt, wie sie in 3 und 5 dargestellt
ist. Der Schalter 320 weist einen logischen Steuereingang 322 auf,
der auch mit dem Mikro-Controller 318 verbunden ist. Knoten 324, 326, 328, 330, die
an jeweilige Schalter 306, 308, 310, 320 angrenzen,
sind ebenso dargestellt, wie auch Entladungswiderstände 360, 362 zum
Entladen von Kondensatoren CSS und CSN und dazugehörige Schalter 364, 365, die
durch den Mikro-Controller 318 gesteuert werden. Wie bei
der Beschreibung der in 3 gezeigten Messungsschaltung
ist eine Konvention dahingehend übernommen worden, dass,
wenn die logischen Steuereingänge 312, 314, 316, 322 „L” (0) sind,
der Schalter offen ist, und, wenn der logische Steuereingang „H” (1)
ist, der Schalter geschlossen ist. Die Funktion des in 9 gezeigten
Berührungssensors wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 10, 11 und 12 beschrieben.An exemplary embodiment of the present invention adapted to reduce the effects of sinewave noise on a touch sensor is disclosed in US Pat 9 shown. In 9 contains a button that has a touch sensor 10.1 forms, an X-plate 100.1 as well as a Y-plate 104.1 , The button is set up to detect the presence of a body close to the touch sensor in the manner described above with reference to FIG 1 to 6 explained way. To see the effects of sine wave noise on the button 10.1 reduce is a measurement circuit 300 present, which is a first measurement sensor 302 , referred to as C SN, which is for measuring noise, and a second measurement sensor 304 contains, which is called C SS and serves to the signal and at the Button to measure existing noise. The measurement circuit further includes switches 306 . 308 . 310 , the respective logical inputs 312 . 314 . 316 each having a control unit 318 can be controlled, which can be designed as a micro-controller. It is also a switch 320 present, the function of the drive circuit 101 met, as in 3 and 5 is shown. The desk 320 has a logical control input 322 on that too with the micro-controller 318 connected is. node 324 . 326 . 328 . 330 , to each switch 306 . 308 . 310 . 320 adjacent are shown as well as discharge resistors 360 . 362 for discharging capacitors C SS and C SN and associated switches 364 . 365 passing through the micro-controller 318 to be controlled. As with the description of in 3 A measurement convention has been adopted that when the logical control inputs 312 . 314 . 316 . 322 "L" (0) are, the switch is open, and when the logical control input is "H" (1), the switch is closed. The function of in 9 is shown below with reference to 10 . 11 and 12 described.
10 zeigt
sechs Zeitdiagramme gemäß einer beispielhaften
Funktion des in 9 gezeigten Berührungssensors,
in denen vier Messungen durchgeführt werden, d. h. zwei
für Signal plus Rauschen und zwei nur für Rauschen.
Ein erstes der Zeitdiagramme, 340.1, stellt den elektrischen
Wert an einem Verbindungspunkt 324 bzw. YBN an
dem Schalter 306 dar. Ein zweites der Zeitdiagramme, 342.1,
stellt einen elektrischen Wert an einem Verbindungspunkt 328 bzw.
YBS an dem Schalter 310 dar. Ein
drittes des Zeitdiagramme, 344.1, stellt den elektrischen
Wert an einem Verbindungspunkt 326 bzw. YA an
dem Schalter 308 dar. Ein viertes Zeitdiagramm, 346.1,
stellt den elektrischen Wert an einem Verbindungspunkt 330 bzw.
X an dem Schalter 320 dar. Ein fünftes und sechstes
Zeitdiagramm, 348.1, 350.1, stellen die Ausgangsspannung über
den Rauschmessungs-Kondensator 302 bzw. den Signalmessungs-Kondensator 304 dar.
So wird die Ausgangsspannung über den Rauschmessungs-Kondensator CSN zwischen den Anschlüssen YA und YBN abgenommen,
und die Signalmessungs-Spannung VBS über den
Signalmessungs-Kondensator CSS wird zwischen
den Anschlüssen YA und YBS abgenommen, wie dies in 9 dargestellt
ist. Das in 10 gezeigte Zeitdiagramm wird
im Folgenden erläutert. 10 FIG. 6 shows six timing diagrams according to an exemplary function of FIG 9 shown touch sensor, in which four measurements are performed, ie two for signal plus noise and two for noise only. A first of the timing diagrams, 340.1 , sets the electrical value at a connection point 324 or Y BN at the switch 306 a second of the timing diagrams, 342.1 , represents an electrical value at a connection point 328 or Y BS at the switch 310 a third of the timing diagrams, 344.1 , sets the electrical value at a connection point 326 or Y A at the switch 308 a fourth timing diagram, 346.1 , sets the electrical value at a connection point 330 or X on the switch 320 a fifth and sixth timing diagram, 348.1 . 350.1 , set the output voltage through the noise measurement capacitor 302 or the signal measurement capacitor 304 Thus, the output voltage is taken across the noise measurement capacitor C SN between the terminals Y A and Y BN , and the signal measurement voltage V BS across the signal measurement capacitor C SS is taken between the terminals Y A and Y BS , as shown in 9 is shown. This in 10 shown timing diagram is explained below.
Zu
einem ersten Zeitpunkt t1 sind alle Schalter 306, 308, 310 geschlossen
(1) und erden die Verbindungspunkte 324, 326, 328.
Des Weiteren ist der Schalter 320 zum Betreiben der Ansteuerschaltung 101 auf „0” und
erdet damit auch den Eingang zu der X-Platte 100.1. Zeitpunkt
t1 stellt eine Initialisierung bzw. ein Reset des Berührungssensors
dar.At a first time t1 are all switches 306 . 308 . 310 closed (1) and ground the connection points 324 . 326 . 328 , Furthermore, the switch 320 for operating the drive circuit 101 to "0" and thus ground the input to the X-plate 100.1 , Time t1 represents an initialization or a reset of the touch sensor.
Zu
Zeit t2 sind die logischen Eingänge an Schalter 306, 308, 310 alle
auf „L” (0) gesetzt, so dass die Verbindungspunkte 324, 328, 326 erdfrei sind.At time t2, the logic inputs are at switches 306 . 308 . 310 all set to "L" (0), leaving the connection points 324 . 328 . 326 are earth-free.
Zum
Zeitpunkt t3 wird in einem ersten Teil des Messungszyklus die X-Ansteuerplatte 100.1 der Taste 10.1 auf „H” angesteuert,
indem in Vorbereitung auf das Übertragen der Ladung zu
dem Messungs-Kondensator CSS ein logischer
H-Wert (1) an den Steuereingang 322 angelegt wird. Dieser
Schritt wird als Vorladen der X- bzw. Ansteuer-Platte der Taste
bezeichnet und weist den Vorteil auf, dass durch ihn die Verweilzeit
verkürzt wird, die die Zeit ist, die erforderlich ist,
um zu gewährleisten, dass Ladung, die von der Taste übertragen
wird, einen stationären Zustand an dem Messungs-Kondensator
CSS erreicht hat, so dass ein schnellerer
Messungszyklus möglich ist. Ein schnellerer Messungszyklus
kann dazu dienen, einen besser ansprechenden Berührungssensor
zu schaffen.At time t3, in a first part of the measurement cycle, the X drive plate becomes 100.1 the button 10.1 driven to "H" by in preparation for transferring the charge on the measurement capacitor C SS, a logical H-value (1) to the control input 322 is created. This step is referred to as preloading the key's X or drive plate and has the advantage of shortening the dwell time, which is the time required to assure that charge coming from the key has reached a steady state on the measurement capacitor C SS , so that a faster measurement cycle is possible. A faster measurement cycle can serve to create a more responsive touch sensor.
Zu
Zeitpunkt t4 wird der logische Eingang 326 an dem Schalter 310 auf „H” (1)
gesetzt, so dass der Verbindungspunkt 328 (YBS)
geerdet wird, der eine Seite des Messungs-Kondensators 304 ist.
Das Erden des Messungs-Kondensators CSS hat
eine Auswirkung auf das Übertragen der Ladung, die an der
Y-Platte 104 der Taste induziert worden ist, zu dem Messungs-Kondensator
CSS entsprechend den bereits unter Bezugnahme
auf 1 bis 6 beschriebenen
Prinzipien.At time t4, the logical input 326 at the switch 310 set to "H" (1) so that the connection point 328 (Y BS ) which is one side of the measurement capacitor 304 is. Grounding the measurement capacitor C SS has an effect on transferring the charge on the Y-plate 104 the key has been induced to the measurement capacitor C SS in accordance with that already with reference to 1 to 6 described principles.
Zwischen
den Zeitpunkten t4 und t5 wird an der Y-Platte 104.1 induzierte
Ladung zu dem Messkondensator 304 übertragen,
da Verbindungspunkt 328 auf Erde angesteuert wird, weil
der Schalter 310 geschlossen ist. Zum Zeitpunkt t5 wird
der logische Eingang 316 an den Schalter 310 auf „L” (1)
angesteuert, so dass der Verbindungspunkt 328 erdfrei wird,
womit Messung des Signals plus Rauschen an der Taste 10.1 beendet
ist.Between times t4 and t5 is at the Y-plate 104.1 induced charge to the measuring capacitor 304 transmitted because connection point 328 on earth is driven, because the switch 310 closed is. At time t5, the logical input 316 to the switch 310 controlled to "L" (1), leaving the connection point 328 floating, thus measuring the signal plus noise on the button 10.1 finished.
Zum
Zeitpunkt t6, zu dem YA und YBS erdfrei sind,
wird der logische Eingang an Schalter 306 auf „H” (1)
angesteuert, so dass YBN geerdet wird, der eine
Seite des Rauschmessungs-Kondensators CSN 302 ist.
Zwischen den Zeiten t6 und t7 wird in der Y-Platte 104.1 des
Schlüssels 10.1 induziertes Rauschen zu dem Rauschmessungs-Kondensator
CSN übertragen, da die an der Y-Platte
durch das Ansteuersignal 346.1 induzierte Ladung bereits
zu dem Signalmessungs-Kondensator 304 übertragen
worden ist.At time t6, when Y A and Y BS are floating, the logic input goes to switch 306 to "H" (1) so that Y BN grounded to one side of the noise measurement capacitor C SN 302 is. Between times t6 and t7 will be in the Y-plate 104.1 of the key 10.1 induced noise to the noise measurement capacitor C SN , as transmitted to the Y-plate by the drive signal 346.1 already induced charge to the signal measurement capacitor 304 has been transferred.
Zum
Zeitpunkt t7 öffnet der Schalter 306 mit einem
L-Signal (0) an dem logischen Eingangskanal 312. Eine Seite
des Rauschmessungs-Kondensators 302 CSN ist
dann erdfrei, wodurch die Erfassung des Rauschmessungs-Signals abgeschlossen
wird.At time t7, the switch opens 306 with an L signal (0) on the logical input channel 312 , One side of the noise measurement capacitor 302 C SN is then floating, completing the detection of the noise measurement signal.
Zwischen
den Zeitpunkten t2 und t8 wird ein Verbindungseingang 314 an
dem Schalter 308 auf „L” (0) angesteuert,
so dass YA erdfrei wird und Ladung auf den
Signalmessungs-Kondensator 304 und dann den Rauschmessungs-Kondensator 302 übertragen werden
kann. So wird durch das Einstellen des logischen Eingangs 314 auf „H” (1)
zum Zeitpunkt t8 YA geerdet, wodurch der
Messungszyklus beendet wird. Zum Zeitpunkt t8 stellt daher eine
Potenzialdifferenz zwischen YA und YBN (Verbindungspunkte 326 bis 324)
ein Maß an Rauschen dar, das an der Taste aufgrund von
an dem Messungs-Kondensator 302 akkumulierter Ladung induziert
wird. Desgleichen stellt mit dem Erden von YA (Verbindungspunkt 326)
ein Maß an Ladung, das auf das Signal CSS folgend
zu dem Messungs-Kondensator 304 übertragen wird, ein
Maß des Signals plus Rauschen dar, das an der Taste vorhanden
ist. Dementsprechend sind, wie in den oberen Zeitdiagrammen 348.1 bis 350.1 für
die Messungsspannungen gezeigt, Spannungswerte dargestellt, die
proportional nur zu dem Rauschen bzw. zu dem Signal plus Rauschen
sind.Between times t2 and t8 becomes a connection input 314 at the switch 308 to "L" (0) so that Y A becomes floating and charge to the signal measurement capacitor 304 and then the noise measurement capacitor 302 can be transferred. This is done by setting the logical input 314 to "H" (1) at time t8 Y A , terminating the measurement cycle. At time t8, therefore, a potential difference between Y A and Y BN (connection points 326 to 324 ) represents a level of noise that is due to the key due to the measurement capacitor 302 accumulated charge is induced. Likewise, with the grounding of Y, A represents (connection point 326 ) a level of charge following the signal C SS to the measurement capacitor 304 is a measure of the signal plus noise present on the button. Accordingly, as in the upper timing diagrams 348.1 to 350.1 shown for the measurement voltages, voltage values that are proportional only to the noise and to the signal plus noise, respectively.
Zum
Zeitpunkt t9 wird der logische Eingang 314 an dem Schalter 308 auf „L” (0)
gesetzt, so dass YA erdfrei wird.At time t9, the logical input 314 at the switch 308 set to "L" (0) so that Y A becomes floating.
Zum
Zeitpunkt t10 wird die durch den Schalter 320 dargestellte
Ansteuerschaltung durch den logischen Eingang 330 auf „H” angesteuert,
wodurch die X-Platte 100.1 mit einer Span nung V angesteuert wird,
die bewirkt, dass der Messungs-Kondensator 304 über
die Y-Platte 104.1 geladen wird. Dies ist ein Vorladen
der X-Platte, durch das die Verweilzeit verkürzt wird,
in Vorbereitung auf den nächsten Messungszyklus, der zum
Zeitpunkt t11 beginnt, zu dem ein logischer Eingang 316 an
Schalter 310 auf „H” (1) angesteuert
und so YBS geerdet wird, der die andere Seite
des Signalmessungs-Kondensators 304 ist.At the time t10 is the through the switch 320 shown drive circuit through the logical input 330 driven to "H", causing the X-plate 100.1 is driven with a voltage V, which causes the measurement capacitor 304 over the Y-plate 104.1 is loaded. This is a precharge of the X-plate, which shortens the dwell time, in preparation for the next measurement cycle beginning at time t11, to which a logical input 316 at switch 310 is driven to "H" (1) and thus grounded to Y BS , which is the other side of the signal measurement capacitor 304 is.
Wiederum
gibt es eine Periode, in der der Messungs-Kondensator 304 durch
von der Y-Platte 104.1 der Taste übertragene Ladung
geladen wird, zwischen t11 und t12, wenn sich der Schalter 310 aufgrund
einer an dem Steuereingang 310 angelegten logischen „Null” öffnet.
Desgleichen definieren die Zeitpunkte t13 und t14 wie die Zeitpunkte
t6 und t8 eine Periode, in der eine logische „Eins” an
den Steuereingang 112 des Schalters 306 angelegt
und so YBN geerdet wird, so dass der Messungs-Kondensator CSN durch Rauschen geladen wird, das an der
Taste vorhanden ist. Zu Zeitpunkt t15 wird der Schalter 308 geschlossen
und erdet damit YA, und zu Zeitpunkt t16 wird
die X-Platte 100.1 geerdet, so dass eine Spannung über
den Signalmessungs-Kondensator 304 und den Rauschmessungs-Kondensator 302 vorhanden
ist, die aufgrund einer zweiten Verweilperiode sowohl an dem Rausch-
als auch dem Signal-Kondensator 302 und 304 einen
stabilen Wert erzeugt.Again, there is a period in which the measurement capacitor 304 through from the Y-plate 104.1 the charge transferred to the button is charged between t11 and t12 when the switch 310 due to a at the control input 310 applied logical "zero" opens. Likewise, times t13 and t14, like times t6 and t8, define a period in which a logical "one" is applied to the control input 112 of the switch 306 and Y BN is grounded so that the measurement capacitor C SN is charged by noise present at the key. At time t15, the switch becomes 308 closed and thus grounded Y A , and at time t16 becomes the X-plate 100.1 grounded, leaving a voltage across the signal measurement capacitor 304 and the noise measurement capacitor 302 due to a second dwell period on both the noise and the signal capacitor 302 and 304 generates a stable value.
So
bildet, wie aus der Funktion der Schaltung ersichtlich wird, die
Teil des in 9 gezeigten Berührungssensors
ist, 10 eine Darstellung eines Beispiels mit doppelter
Verweilzeit, bei dem das Signal zuerst gemessen wird.Thus, as is apparent from the function of the circuit, the part of in 9 shown contact sensor is 10 a representation of an example with double dwell time, in which the signal is measured first.
Wie
oben für den in 3 und 4 gezeigten
Berührungssensor erläutert, besteht eine Methode
zum Messen des Ladungswertes an dem Signalmessungs-Kondensator CSS 304 und dem Rauschmessungs-Kondensator
CSN 302 darin, jeden der Kondensatoren über
entsprechende Entladungswiderstände 360, 362 zu
entladen. Die Entladungswiderstände 360, 362 sind
jeweils während des Ladens mit Erde verbunden und während
des Entladens mit VDD verbunden. Das Laden
und Entladen sind so eingerichtet, dass die Steuerschalter 364, 365 verwendet
werden, die ein Steuersignal von der Steuereinheit 318 über
einen Steuerkanal 366 empfangen. So entlädt die
Steuereinheit den Signalmessungs-Kondensator CSS 304 und
den Rauschmessungs-Kondensator CSN 302 jeweils über
die entsprechenden Entladungswiderstände 360 bzw. 362,
indem sie die Schalter 364, 365 steuert und ein
Maß der an jedem vorhandenen Ladung bestimmt, indem sie
eine Anzahl vorgegebener Taktperioden zählt, bevor die
Ladung auf Null entladen ist. Die Anzahl von Taktperioden stellt
daher einen relativen Signalabtastwert für die jeweiligen
Signal- und Rauschabtastungen dar. Der Mikro-Controller 318 kann
dann den Wert des Signals plus Rauschen regulieren, indem er den Rauschwert
von dem Wert des Signals plus Rauschen anwendet, um eine genauere
Messung des Signals zu erhalten, das durch die Übertragung
der Ladung von der Y-Platte der Taste 10.1 verursacht wird. Das
Vorhandensein des Rauschens kann einen positiven oder negativen
Effekt auf den Wert des Signals plus Rauschen erzeugen, so dass,
wenn das Rauschen eine positive Ladung erzeugt, die Ladung durch
das Signal plus Rauschen reduziert wird, während, wenn
das Rauschen eine negative Ladung erzeugt, das Signal plus Rauschen
entsprechend dem Wert der Rausch-Ladung erhöht wird.As above for the in 3 and 4 As illustrated, a method of measuring the charge value on the signal measurement capacitor C SS is provided 304 and the noise measurement capacitor C SN 302 therein, each of the capacitors via respective discharge resistors 360 . 362 to unload. The discharge resistors 360 . 362 are each connected to ground during charging and connected to V DD during discharging. The charging and discharging are set up so that the control switches 364 . 365 used, which is a control signal from the control unit 318 via a control channel 366 receive. Thus, the control unit discharges the signal measurement capacitor C SS 304 and the noise measurement capacitor C SN 302 in each case via the corresponding discharge resistors 360 respectively. 362 by putting the switches 364 . 365 and determines a measure of the charge present on each load by counting a number of predetermined clock periods before the charge is discharged to zero. The number of clock periods therefore represents a relative signal sample for the respective signal and noise samples. The microcontroller 318 can then regulate the value of the signal plus noise by applying the noise value from the value of the signal plus noise to obtain a more accurate measurement of the signal obtained by transferring the charge from the Y-plate of the key 10.1 is caused. The presence of noise can produce a positive or negative effect on the value of the signal plus noise, so that if the noise produces a positive charge, the charge is reduced by the signal plus noise, whereas if the noise produces a negative charge, the signal plus noise is increased according to the value of the noise charge.
Aus
der obenstehenden Erläuterung wird ersichtlich, dass andere
Teile bei der in 9 gezeigten Messungsschaltung 300 eingesetzt
werden können, so beispielsweise eine Ladungs-Subtraktionsschaltung,
die in WO-00/44018 beschrieben
ist.From the above discussion, it will be seen that other parts of the in 9 shown measuring circuit 300 can be used, such as a charge subtraction circuit, which in WO-00/44018 is described.
In
alternativen Ausführungsformen kann, statt die Steuereinheit 318 so
einzurichten, dass sie eine vorgegebene Anzahl an Messungsperioden
erzeugt und dann die an der V-Platte vorhandene Ladung misst, die
Steuereinheit so arbeiten, dass sie die Messungsfolgen fortsetzt,
bis eine vorgegebene Schwellenspannung erreicht ist. Die Anzahl
von Messungsfolgen, die erforderlich sind, um den vorgegebenen Schwellenwert
zu erreichen, bildet dann eine Anzeige des Maßes an Ladung,
das von der X-Platte auf die Y-Platte übertragen wird,
und damit eine Anzeige der elektrischen Kopplung zwischen ihnen.
Daher ändert das Vorhandensein eines Körpers in
der Nähe der Kopplung die elektrische Kopplung und damit
die Anzahl von Folgen, die erforderlich sind, um den Schwellenwert
zu erreichen, der damit von der Steuereinheit erfasst werden kann.In alternative embodiments, instead of the control unit 318 so as to generate a predetermined number of measurement periods and then measure the charge present on the V-plate, the controller operates to continue the measurement sequences until a predetermined threshold voltage is reached. The number of measurement sequences required to reach the given threshold then provides an indication of the amount of charge coming from the X-plate is transmitted to the Y-plate, and thus an indication of the electrical coupling between them. Therefore, the presence of a body in the vicinity of the coupling alters the electrical coupling and thus the number of sequences required to reach the threshold value that can be detected by the control unit.
Ein
zweites Beispiel einer Funktion der Messungsschaltung 300 des
in 9 gezeigten Berührungssensors ist in 11 dargestellt.
In 11 ist wiederum eine doppelte Verweilzeit sowohl
für Signal plus Rauschen als auch für Rauschen
allein dargestellt. Im Unterschied zu dem in 10 gezeigten Beispiel
tritt jedoch die Rauschmessungs-Periode zuerst auf. In 11 sind
vier Zeitdiagramme dargestellt. Ein erstes Zeitdiagramm 340.2 bildet
ein logisches Beispiel für den Steuereingang 312 des
Schalters 306, ein zweites Zeitdiagramm 342.2 stellt
den logischen Wert des Steuereingangs 316 des Schalters 310 dar,
ein drittes Zeitdiagramm 344.2 stellt einen logischen Wert
des Steuereingangs 314 an den Schalter 308 dar,
und ein viertes Zeitdiagramm 346.2 stellt den logischen
Wert des Steuereingangs 322 an den Schalter 320 dar,
der die Funktion der Ansteuerschaltung 101 darstellt. Des
Weiteren ist in 11 ein Wert eines Ausgangsspannungssignals
zwischen YA und YBN,
d. h. 348.2, sowie ein Ausgangssignal zwischen YA und YBS, d. h. 350.2,
gezeigt, um die Ausgangsmessung von Rauschen und Signal plus Rauschen
wie für das in 10 dargestellte
Beispiel zu zeigen. Der Ablauf des in 11 gezeigten
Zeitdiagramms entspricht dem in 10 gezeigten.
Da jedoch die Rauschmessung zuerst stattfindet, wird dann nach der
Initialisierung zum Zeitpunkt t1 der Schalter 306 zwischen
t2 und t3 geschlossen, so dass YBN geerdet
wird und daher der Ladungsrauschen-Messkondensator 302 mit
jeglichem an der Y-Platte 104.1 induzierten Rauschen angesteuert wird,
bevor das Ansteuersignal X an die X-Platte angelegt wird, indem
der Schalter 320 zum Zeitpunkt t4 geschlossen wird. Die
X-Platte wird wie zuvor vorgeladen, um die Verweilzeit zu verkürzen,
wenn YBS 350.2 geerdet wird und
der Signalmessungs-Kondensator 304 geladen wird. Wie bei
dem in 10 gezeigten Beispiel wird zwischen
den Zeitpunkten t5 und t6 der Schalter 310 geschlossen,
um YBS zu erden, während der Schalter 320 geschlossen
wird und ansteuert und die X-Platte 100.1 der Taste auf
eine Spannung V angesteuert wird. Zum Zeitpunkt t6 wird dann der
Schalter 310 geöffnet, so dass YBS erdfrei wird.
Während der Rauschmessungs-Kondensator und der Kondensator
zum Messen von Signal plus Rauschen 302, 304 angesteuert
werden, ist YA erdfrei, wobei ein logisches „L” (0)
an dem Steuereingang 314 angelegt wird. Zum Zeitpunkt t7
jedoch erreicht der logische Eingang 314 an den Schalter 308 ein
logisches „H” (1), bevor der Schalter 308 geschlossen
wird und so YA erdet und Spannungen am Ausgang
der Messungsschaltung für das Rauschen zwischen YA und YBN sowie Signal
plus Rauschen zwischen YA und YBS aufweist,
wie dies in den Zeitdiagrammen 348.2, 350.2 dargestellt
ist. So verlaufen die zweiten Verweilperioden zwischen t9 und t10
sowie t11 und t12 auf die gleiche Weise wie die erste Verweilperiode,
und daher werden diese nicht nochmals beschrieben.A second example of a function of the measurement circuit 300 of in 9 shown touch sensor is in 11 shown. In 11 Again, a double dwell time is shown for both signal plus noise and noise alone. Unlike the in 10 however, the noise measurement period first occurs. In 11 four timing diagrams are shown. A first timing diagram 340.2 forms a logical example of the control input 312 of the switch 306 , a second time chart 342.2 represents the logical value of the control input 316 of the switch 310 a third time diagram 344.2 represents a logical value of the control input 314 to the switch 308 and a fourth time chart 346.2 represents the logical value of the control input 322 to the switch 320 representing the function of the drive circuit 101 represents. Furthermore, in 11 a value of an output voltage signal between Y A and Y BN , ie 348.2 , as well as an output signal between Y A and Y BS , ie 350.2 , shown to the output measurement of noise and signal plus noise as for in 10 show example shown. The course of the in 11 shown timing diagram corresponds to the in 10 shown. However, since the noise measurement first takes place, then after initialization at time t1, the switch becomes 306 between t2 and t3, so that Y BN is grounded and therefore the charge-noise measurement capacitor 302 with any on the Y-plate 104.1 induced noise is applied before the drive signal X is applied to the X-plate by the switch 320 is closed at time t4. The X-plate is preloaded as before to shorten the dwell time when Y is BS 350.2 is grounded and the signal measurement capacitor 304 is loaded. As with the in 10 the example shown is between the times t5 and t6, the switch 310 closed to ground Y BS while the switch 320 is closed and controls and the X-plate 100.1 the key is driven to a voltage V. At time t6 then the switch 310 opened, so that Y BS is earth-free. While the noise measurement capacitor and the capacitor for measuring signal plus noise 302 . 304 Y A is floating, with a logic "L" (0) at the control input 314 is created. At time t7, however, the logical input reaches 314 to the switch 308 a logical "H" (1) before the switch 308 is closed, thus grounding Y A and having voltages at the output of the noise measurement circuit between Y A and Y BN and signal plus noise between Y A and Y BS , as in the timing diagrams 348.2 . 350.2 is shown. Thus, the second dwell periods between t9 and t10 and t11 and t12 are the same as the first dwell period, and therefore will not be described again.
Eine
weitere beispielhafte Funktion des in 9 gezeigten
Berührungssensors wird in 12 dargestellt.
Wiederum sind Zeitdiagramme für Schalter 306, 310 und 308 sowie
den Steuereingang des Schalters 320, 340.3, 342.3, 344.3, 346.3 vorhanden. Des
Weiteren sind Zeitdiagramme für die Ausgangsspannung VBN zwischen YA und
YBN, d. h. 348.3, und die Ausgangsspannung
VBS, d. h. 350.3, zwischen YA und YBS dargestellt.
Bei dem in 12 gezeigten Beispiel gibt es
zwei Rauschmessungs-Perioden und eine Periode zum Messen von Signal
plus Rauschen. Des Weiteren beträgt, wie in 12 zu
sehen ist, die Dauer der Rauschmessungs-Perioden zwischen dem Zeitpunkt
t2 und t3 sowie t7 und t8 die Hälfte der Periode zum Messen
von Signal plus Rauschen zwischen t5 und t6. Die Funktion des Berührungssensors,
wie sie durch die Zeitdiagramme in 12 dargestellt
ist, entspricht der in 11 und 12 dargestellten,
so dass der Kürze halber die Beschreibung nicht wiederholt
wird. Die zweite Rauschmessungs-Periode zwischen t7 und t8 kann
jedoch, wie zu sehen ist, durchgeführt werden, während
die X-Platte zwischen t6 und t9 angesteuert wird. Im Unterschied
dazu findet die erste Rauschmessungs-Periode zwischen den Zeitpunkten
t2 und t3 statt, wenn die X-Platte geerdet ist.Another exemplary function of in 9 shown touch sensor is in 12 shown. Again, timing diagrams are for switches 306 . 310 and 308 as well as the control input of the switch 320 . 340.3 . 342.3 . 344.3 . 346.3 available. Furthermore, timing diagrams for the output voltage V BN between Y A and Y BN , ie 348.3 , and the output voltage V BS , ie 350.3 , shown between Y A and Y BS . At the in 12 For example, there are two noise measurement periods and one period for measuring signal plus noise. Furthermore, as in 12 the duration of the noise measurement periods between time t2 and t3 and t7 and t8 is half the period for measuring signal plus noise between t5 and t6. The function of the touch sensor, as indicated by the timing diagrams in 12 is shown in FIG 11 and 12 so that for the sake of brevity the description will not be repeated. However, as can be seen, the second noise measurement period between t7 and t8 can be performed while the X-plate is being driven between t6 and t9. In contrast, the first noise measurement period occurs between times t2 and t3 when the X-plate is grounded.
Das
in 12 gezeigte Beispiel stellt eine Anordnung dar,
bei der die Messung von Signal plus Rauschen an beiden Seiten von
zwei Rauschmessungen durchgeführt wird. Diese Anordnung
hat einen Vorteil dahingehend, dass ein besserer mittlerer Rauschwert
erzeugt wird, wenn beispielsweise das Rauschsignal zwischen Zeiten
variiert, zu denen die Messungen vorgenommen werden. Der Signalpegel steigt
beispielsweise, wie in 13 dargestellt, die eine Kurve
des Signalwertes als Funktion des Zeit für an der Taste 10.1 induzierte
Ladung darstellt, im Verlauf der Zeit aufgrund des niederfrequenten
Rauschens an. Daher wird, indem die Rauschmessung an zwei Punkten
zu beiden Seiten der Signalmessung, 360 und 362,
und die Messung 364 von Signal plus Rauschen durchgeführt
werden und die zwei Rauschmessungen 360, 362 gemittelt
werden, eine bessere Darstellung des durchschnittlichen Rauschens,
das während der Periode 364 zum Messen von Signal
plus Rauschen vorhanden ist, gewährleistet, so dass eine
genauere Messung des Signals erfolgt, wenn die Rauschmessung von
dem Signal subtrahiert wird.This in 12 The example shown illustrates an arrangement in which the measurement of signal plus noise is performed on both sides of two noise measurements. This arrangement has an advantage in that a better average noise value is generated when, for example, the noise signal varies between times at which the measurements are made. The signal level increases, for example, as in 13 representing a graph of the signal value as a function of time for the key 10.1 induced charge over time due to low-frequency noise. Therefore, by measuring the noise at two points on both sides of the signal measurement, 360 and 362 , and the measurement 364 be carried out by signal plus noise and the two noise measurements 360 . 362 averaging, a better representation of the average noise that occurs during the period 364 to measure signal plus noise, so that a more accurate measurement of the signal is made when the noise measurement is subtracted from the signal.
14 stellt
ein weiteres Beispiel eines Berührungssensors dar, der
so eingerichtet ist, dass er eine Messungsschaltung enthält,
mit der der Effekt von Sinuswellen- oder Sinus-Rauschen aufgehoben oder
wenigstens reduziert wird. In 14 enthält eine
Messungsschaltung 400 einen einzelnen Messungs-Kondensator 410.
Die Messungsschaltung 400 enthält des Weiteren
Schalter 412, 414, 416. Ein logischer
Steuereingang 419, 420, 422, 426 jedes der
Schalter 412, 414, 416, 424 ist
mit einem Mikro-Controller 418 verbunden. Wiederum ist
eine Konvention dahingehend übernommen worden, dass die Schalter 412, 414, 416 bei
einer logischen „1” geschlossen sind und bei einer
logischen „0” an jedem der Steuereingänge 412, 420, 422 offen
sind. Wie zuvor wird eine Ansteuerschaltung durch einen Schalter 424 dargestellt,
der einen logischen Steuereingang hat, der mit dem Mikro-Controller 418 verbunden
ist. 14 represents another example of Be contact sensor, which is adapted to include a measurement circuit, with the effect of sine wave or sine noise canceled or at least reduced. In 14 contains a measurement circuit 400 a single measurement capacitor 410 , The measurement circuit 400 also includes switches 412 . 414 . 416 , A logical control input 419 . 420 . 422 . 426 each of the switches 412 . 414 . 416 . 424 is with a micro-controller 418 connected. Again, a convention has been adopted that the switches 412 . 414 . 416 are closed at a logical "1" and at a logic "0" at each of the control inputs 412 . 420 . 422 are open. As before, a drive circuit is switched by a switch 424 shown having a logical control input connected to the micro-controller 418 connected is.
Eine
Gruppe von Zeitdiagrammen ist in 15 gezeigt,
um die Funktion des in 14 gezeigten Berührungssensors
darzustellen. Ein erstes Diagramm 440 stellt den Steuereingang 480 an
dem Schalter 412 dar, ein zweites Zeitdiagramm 442 stellt den
Steuereingang an den Schalter 414 dar, ein drittes Zeitdiagramm 444 stellt
den Steuereingang 422 an dem Schalter 416 dar,
und ein viertes Zeitdiagramm 446 stellt den Steuereingang 426 an
dem Schalter 424 dar, der die Ansteuerschaltung für
die X-Platte der Taste 10.1 bildet. Schließ lich
stellt ein fünftes Zeitdiagramm die zwischen dem Punkt
YA und Erde gemessene Ausgangsspannung dar.A group of time charts is in 15 shown to the function of in 14 shown touch sensor. A first diagram 440 sets the control input 480 at the switch 412 is a second time chart 442 sets the control input to the switch 414 a third time diagram 444 sets the control input 422 at the switch 416 and a fourth time chart 446 sets the control input 426 at the switch 424 representing the drive circuit for the X-plate of the button 10.1 forms. Finally, a fifth timing diagram represents the output voltage measured between the point Y A and ground.
Im
Unterschied zu der in 9 Funktion verwendet die in 14 gezeigte
Schaltung nur einen einzelnen Messkondensator 410, um sowohl
Rauschen als auch Signal plus Rauschen zu messen. Ein Schalter 412 ist
vorhanden, um die Richtung des Stroms der Ladung von der Y-Platte
des Schlüssels 104.1 umzukehren. Wie den Zeitdiagrammen
in 15 zu entnehmen ist, kommt es zu Zeitpunkt t1 zu
einer Initialisierung, bei der die Schalter 414, 416 geschlossen
werden und YA und YB erden.
An diesem Punkt wird die X-Platte geerdet, und der Schalter 412 wird
geschlossen und verbindet die Y-Platte 104.1 mit YA; d. h. einer Seite des Kondensators 410.
Zum Zeitpunkt t2 ist der Schalter 414 offen, so dass YB erdfrei ist, und zum Zeitpunkt 53 ist der
Schalter 416 ebenfalls offen, so dass YA erdfrei
ist. Zum Zeitpunkt t4 wird die X-Platte angesteuert, indem Schalter 424 geschlossen
wird und die X-Platte mit der Ansteuerspannung V verbunden wird,
wobei der Schalter 412 geschlossen ist, und zum Zeitpunkt
t5 wird der Steuereingang 420 an Schalter 414 auf
ein logisches „H” gesetzt, so dass der Schalter 414 geschlossen
wird und damit YB geerdet wird, wodurch
Ladung von der Y-Platte 104.1 abgeleitet wird. So wird
wie bei den vorangegangenen Beispielen die X-Platte vorgeladen. Zwischen
t5 und t6 wird Ladung von der Y-Platte zu dem Messungs-Kondensator 410 übertragen,
wie dies auch bei der Funktion der anderen, oben beschriebenen Messungsschaltungen
der Fall ist.Unlike the in 9 Function uses the in 14 shown circuit only a single measuring capacitor 410 to measure both noise and signal plus noise. A switch 412 is present to the direction of the flow of charge from the Y-plate of the key 104.1 reverse. Like the time charts in 15 can be seen, it comes at time t1 to an initialization in which the switches 414 . 416 be closed and Y A and Y B ground. At this point, the X-plate is grounded, and the switch 412 is closed and connects the Y-plate 104.1 with Y A ; ie one side of the capacitor 410 , At time t2 is the switch 414 open so that Y B is floating, and at time 53 is the switch 416 also open so that Y A is ungrounded. At time t4, the X-plate is driven by switches 424 is closed and the X-plate is connected to the drive voltage V, wherein the switch 412 is closed, and at time t5 becomes the control input 420 at switch 414 set to a logical "H", leaving the switch 414 is closed and thus Y B is grounded, causing charge from the Y-plate 104.1 is derived. Thus, as in the previous examples, the X-plate is preloaded. Between t5 and t6, charge from the Y-plate becomes the measurement capacitor 410 as is the case with the function of the other measurement circuits described above.
Zum
Zeitpunkt t7 wird der Steuerschalter 412 geöffnet
und dabei eine logische ”Null” (0)” an
den Steuereingang 418 angelegt, so dass die Y-Platte 104.1 mit
der anderen Seite des Messungs-Kondensators 410 verbunden
wird. Zum Zeitpunkt t8 wird der Schalter 416 geschlossen
und erdet so YA und leitet Ladung, die aus
Rauschen resultiert, zu einer zweiten Seite des Messungs-Kondensators 410 und
nicht der ersten Seite des Messungs-Kondensators 410, zu
der Ladung übertragen wurde, als das Signal plus Rauschen
gemessen wurde, wie dies mit Pfeilen 450, 452 dargestellt
ist. So wird zwischen t8 und t9 Ladung aufgrund von Rauschen zu
der anderen Seite des Messungs-Kondensators geleitet. Zum Zeitpunkt t10
ist die X-Platte mit Erde verbunden, so dass ein Messungszyklus
abgeschlossen wird.At time t7, the control switch 412 open while a logical "zero" (0) "to the control input 418 put on, leaving the Y-plate 104.1 with the other side of the measurement capacitor 410 is connected. At time t8, the switch 416 thus closing and grounding Y A and conducting charge resulting from noise to a second side of the measurement capacitor 410 and not the first side of the measurement capacitor 410 to which charge was transferred when the signal plus noise was measured, as with arrows 450 . 452 is shown. Thus, between t8 and t9, charge is conducted to the other side of the measurement capacitor due to noise. At time t10, the X-plate is connected to ground so that a measurement cycle is completed.
Zum
Zeitpunkt t11 wird der Steuerschalter 412 wieder geschlossen
und verbindet YA sowie die erste Seite des
Messungs-Kondensators 410 mit der Y-Platte 104.1.
Zwischen t12 und t13 sowie t14 und t15 wird eine zweite Verweilperiode
für die Messung von Signal plus Rauschen und Rauschen bereitgestellt.At time t11, the control switch becomes 412 closed again and connects Y A and the first side of the measurement capacitor 410 with the Y-plate 104.1 , Between t12 and t13 and t14 and t15, a second dwell period is provided for the measurement of signal plus noise and noise.
Unter
Bezugnahme auf das Zeitdiagramm für die Ausgangsspannung 448 ist
zu sehen, dass zum Zeitpunkt t5, nachdem YB wieder
erdfrei ist, eine Ausgangsspannung aufgrund des Signals plus Rauschen
an dem Messungs-Kondensator 410 auftritt. Während
der Verweilperiode für die Messung von Rauschen zwischen
den Zeitpunkten t8 und t9 bewirkt das Rauschen, da der Steuerschalter 412 auf eine
logische ”Null (0)” gesetzt ist, dass Ladung von der
Y-Platte 104.1 in der zu dem Signal plus Rauschen zu dem
Messungs-Kondensator 412 entgegengesetzten Richtung fließt,
wodurch die Spannung um ein Maß verringert wird, das dem
Maß von Rauschen entspricht. Als Ergebnis wird Rauschen
von der Messung subtrahiert, so dass nach der ersten Verweilzeit
eine erste Anzeige des Signalwertes an dem Ausgang VOUT bereitgestellt
wird. Wiederum wird nach der zweiten Verweilperiode, die einem zweiten Messungszyklus
entspricht, das Signal plus Rauschen wieder zu dem Messungs-Kondensator übertragen
und Rauschen bewirkt Aufhebung der Ladung aufgrund der Umkehr des
Schalters 412, so dass eine abschließende Ausgangsspannung
VOUT an YA dem Wert
des Signals entspricht.Referring to the timing chart for the output voltage 448 It can be seen that at time t5, after Y B is again floating, an output voltage due to the signal plus noise on the measurement capacitor 410 occurs. During the dwell period for the measurement of noise between times t8 and t9, the noise causes, as the control switch 412 set to a logical "zero (0)" is that charge from the Y-plate 104.1 in the to the signal plus noise to the measurement capacitor 412 flows opposite direction, whereby the voltage is reduced by an amount corresponding to the amount of noise. As a result, noise is subtracted from the measurement, so that after the first dwell time, a first indication of the signal value is provided at the output V OUT . Again, after the second dwell period, which corresponds to a second measurement cycle, the signal plus noise is again transferred to the measurement capacitor and noise causes cancellation of the charge due to the reversal of the switch 412 So that a final output voltage V OUT to Y A corresponds to the value of the signal.
Obwohl
in 15 dargestellt ist, dass das Rauschen die Ladung
des Signals plus Rauschen erhöht hat und daher von dem
Signal plus Rauschen subtrahiert wird, um einen Schätzwert
des Signals ohne Rauschen zu erzeugen, liegt auf der Hand, dass
dies lediglich ein Beispiel ist. Das Rauschen kann, wie auf der
Hand liegt, eine negative Spannung an dem Messungs-Kondensator induzieren,
und so kann die Messung des Signals plus Rauschen erhöht werden,
wenn das Rauschen berücksichtigt wird.Although in 15 It is understood that the noise has increased the charge of the signal plus noise and is therefore subtracted from the signal plus noise to produce an estimate of the signal with no noise, this being just an example. The noise, as is obvious, a negative voltage at the measurement capacitor, and thus the measurement of the signal plus noise can be increased if the noise is taken into account.
Die
unter Bezugnahme auf 14 beschriebene beispielhafte
Ausführungsform weist insofern einen Vorteil auf, als die
Anzahl von Anschlussstiften, die an der Messungsschaltung 400 vorhanden
sind, verglichen mit der der Messungsschaltung 300 reduziert
werden kann, wodurch die Messungsschaltung in einem System eingesetzt
werden kann, in dem die Anzahl von Anschlussstiften begrenzt ist.
Des Weiteren muss die Verarbeitung, die erforderlich ist, um die Rauschmessung
von der Signalmessung zu subtrahieren, nicht innerhalb des Mikro-Controllers
implementiert werden, da diese aufgrund der Ladungsübertragung
gebildet wird, die durch die Messungsschaltung 400 in dem
analogen Bereich bereitgestellt wird.The referring to 14 The exemplary embodiment described has an advantage in that the number of pins connected to the measurement circuit 400 are present, compared with that of the measurement circuit 300 can be reduced, whereby the measurement circuit can be used in a system in which the number of pins is limited. Furthermore, the processing required to subtract the noise measurement from the signal measurement need not be implemented within the microcontroller, since this is due to the charge transfer generated by the measurement circuitry 400 is provided in the analog domain.
Eine
beispielhafte Darstellung der Funktion der vorliegenden Methode
findet sich in 16, 17 und 18. 16 stellt
eine Illustration des allgemeinen Verfahrens zum Erfassen des Vorhandenseins
eines Körpers anhand einer Änderung eines Maßes
an Ladung, das an einer kapazitiv geladenen Taste vorhanden ist,
gemäß einer beispielhaften Ausführungs form
dar. Die Schritte des in 16 gezeigten
Verfahrens lassen sich wie folgt zusammenfassen:An exemplary representation of the function of the present method can be found in 16 . 17 and 18 , 16 FIG. 4 illustrates an illustration of the general method of detecting the presence of a body from a change in a level of charge present on a capacitively charged key according to an exemplary embodiment. The steps of FIG 16 The method shown can be summarized as follows:
S1:
Während eines Ansteuer-Teils eines Messzyklus wird Ladung
an der Taste induziert.S1:
During a drive part of a measurement cycle becomes charge
induced at the button.
S2:
Ein Signalmessungs-Kondensator wird dann während eines
Signalmessungs-Teils des Messungszyklus mit der Taste gekoppelt,
so dass die während des Ansteuer-Teils des Messungszyklus
an der Taste induzierte Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
wird.S2:
A signal measurement capacitor is then activated during a
Signal measurement part of the measurement cycle coupled with the button,
so that during the driving part of the measurement cycle
transferred to the button induced charge to the signal measurement capacitor
becomes.
S4:
Von einem Rauschmessungs-Teil des Messungszyklus wird ein Maß an
Ladung bestimmt, das durch Rauschen während des Signalmessungs-Teils
Messungszyklus an der Taste induziert wird, undS4:
From a noise measurement part of the measurement cycle becomes a measure
Charge is determined by noise during the signal measurement part
Measurement cycle is induced on the button, and
S6:
Der Ansteuer-Teil, der Signalmessungs-Teil und der Rauschmessungs-Teil
des Zyklus werden so gesteuert, dass der Ladungserfassungsschaltung
eine Messung des Signals bereitgestellt wird, in dem das an der
Taste induzierte Rauschen im Wesentlichen unterdrückt worden
ist oder unterdrückt werden kann.S6:
The Drive Part, the Signal Measurement Part and the Noise Measurement Part
of the cycle are controlled so that the charge detection circuit
a measurement of the signal is provided in which the at the
Button induced noise has been substantially suppressed
is or can be suppressed.
Ein
Beispiel des Schrittes S2 schließt, wie in 17 gezeigt,
ein:An example of step S2 concludes, as in 17 shown, a:
S8:
Koppeln des Signalmessungs-Kondensators mit der Taste simultan zu
dem Ansteuer-Teil des Messungszyklus, so dass die an der Taste induzierte
Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator am Ende des Signalmessungs-Teils
des Messungszyklus übertragen wird, undS8:
Coupling of the signal measurement capacitor with the key simultaneously to
the drive part of the measurement cycle, so that the induced on the button
Charge to the signal measurement capacitor at the end of the signal measurement part
the measurement cycle is transmitted, and
S10:
Bestimmen eines Maßes an Ladung, das an dem Signalmessungs-Kondensator
vorhanden ist.S10:
Determining a level of charge on the signal measurement capacitor
is available.
Des
Weiteren schließt ein Beispiel der Vorgänge von
Schritt S4, durch den ein Maß an Ladung bestimmt wird,
das während des Rauschmessungs-Teils des Messungszyklus
an der Taste durch Rauschen induziert wird, ein:Of
Further concludes an example of the processes of
Step S4, by which a measure of charge is determined
during the noise measurement part of the measurement cycle
at the key is induced by noise, a:
S12:
Koppeln eines Rauschmessungs-Kondensators mit der Taste für
den Rauschmessungs-Teil des Messungszyklus entweder, nachdem die
durch die Taste induzierte Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen
worden ist, oder bevor die Ladung während des Ansteuer-Teils
des Messungszyklus an der Taste induziert worden ist, undS12:
Pair a noise measurement capacitor with the for button
the noise measurement part of the measurement cycle either after the
charge induced by the key to the signal measurement capacitor
or before the charge during the drive part
the measurement cycle has been induced on the button, and
S14:
Bestimmen eines Maßes an dem Rauschmessungs-Kondensator
induzierter Ladung.S14:
Determining a measure of the noise measurement capacitor
induced charge.
Weiterhin
würde der Schritt S6 den folgenden Schritt S16 einschließen:
Subtrahieren
der Rauschmessung, die durch die Ladung an dem Rauschmessungs-Kondensator
bereitgestellt wird, von der Signalmessung, die durch die Ladung
an dem Signalmessungs-Kondensator bereitgestellt wird.Further, step S6 would include the following step S16:
Subtracting the noise measurement provided by the charge on the noise measurement capacitor from the signal measurement provided by the charge on the signal measurement capacitor.
Ein
weiteres Beispiel der Funktion von Schritt S2 über den
ein an der Taste durch das Signal induziertes Maß an Ladung
bestimmt wird, kann, wie in 18 gezeigt,
einschließen:Another example of the function of step S2, which determines a level of charge induced on the button by the signal, may be as shown in FIG 18 shown include:
S18:
Koppeln des Signalmessungs-Kondensators mit der Taste simultan zu
dem Ansteuer-Teil des Zyklus, so dass die an der Taste induzierte
Ladung zu dem Signalmessungs-Kondensator übertragen wird.
Des
Weiteren kann bei diesem Beispiel ein weiteres Beispiel des Schrittes
S4 zum Bestimmen des Maßes an der Taste durch das Rauschen
induzierter Ladung von dem Rauschmessungs-Teil des Messungszyklus einschließen:S18: coupling the signal measurement capacitor to the key simultaneously with the drive portion of the cycle so that the charge induced on the key is transferred to the signal measurement capacitor.
Further, in this example, another example of step S4 may include for determining the amount of the key by the noise induced charge from the noise measurement part of the measurement cycle:
S20:
umgekehrtes Koppeln des Signalsmessungs-Kondensators mit der Taste,
entweder vor dem Ansteuer-Teil des Messungszyklus oder nach dem
Signalmessungs-Teil des Messungszyklus, so dass durch Rauschen an
der Taste induzierte Ladung das Maß an Ladung reduziert,
das an dem Messungs-Kondensator während des Signalmessungs-Teils
des Zyklus induziert wird.S20:
reverse coupling the signal measurement capacitor with the button,
either before the drive part of the measurement cycle or after the
Signal measurement part of the measurement cycle, so that by noise
the charge induced by the button reduces the amount of charge
that on the measurement capacitor during the signal measurement part
of the cycle is induced.
Weitere
Aspekte und Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten
Ansprüchen definiert. Verschiedene Abwandlung können
an den beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne
vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Insbesondere
lässt sich die Erfindung, obwohl sich die obenstehende
Beschreibung auf einen Matrix-Berührungssensor bezieht,
der eine Taste mit einer X-Platte und einer Y-Platte enthält,
wobei die X-Platte angesteuert wird und Ladung an der Y-Platte gemessen
wird, auch dort einsetzen, wo nur eine einzelne Platte an dem Berührungssensor
vorhanden ist, die zuerst in einem Ladezyklus geladen wird und dann
in einem Messungszyklus entladen wird, wie die in WO-97/23738 offenbarte.Further aspects and features of the invention are defined in the appended claims. Various modifications may be made to the exemplary embodiments without departing from the scope of the present invention. In particular, although the above description relates to a matrix touch sensor including a key having an X-plate and a Y-plate, the X-plate is driven and charge on the Y-plate is measured. also use where there is only a single plate on the touch sensor, which is first charged in a charging cycle and then discharged in a measurement cycle, such as in WO 97/23738 revealed.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- WO 97/23738 [0004, 0004, 0094] WO 97/23738 [0004, 0004, 0094]
-
- WO 00/44018 [0005, 0035, 0044, 0044, 0045, 0047, 0066] WO 00/44018 [0005, 0035, 0044, 0044, 0045, 0047, 0066]
-
- WO 00/440018 [0005] WO 00/440018 [0005]