СПОСОБ АКТИВАЦИИ БЕСКОНТАКТНОГО ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ В ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
PROXIMITY SWITCH ACTIVATION METHOD IN A VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к переключателям, в частности, к бесконтактным переключателям с усовершенствованным алгоритмом определения необходимости переключения.
Уровень техники
Автомобильные транспортные средства обычно оборудуют различными переключателями, активируемыми пользователем, такими как переключатели для управления различными устройствами, включая окна с приводом, головные фары, очистители лобового стекла, прозрачные или непрозрачные люки в крыше, устройства внутреннего освещения, радиоприемник и устройства информационно-развлекательной системы, а также многие другие устройства. В общем случае для активации и деактивации устройства или выполнения управляющего действия определенного типа пользователю необходимо изменить положение соответствующих переключателей. Бесконтактные переключатели, такие как емкостные переключатели, используют один или несколько бесконтактных датчиков (датчиков приближения), которые создают сенсорное поле активации и обнаруживают изменение поля активации, указывающее на использование переключателя пользователем (например, при приближении или контакте с датчиком пальца пользователя). Обычно емкостные переключатели выполнены с возможностью детектировать активацию переключателя пользователем на основании сравнения сенсорного поля активации с пороговым значением.
В блоках переключателей часто используют несколько емкостных переключателей, расположенных в непосредственной близости друг от друга, и от пользователя требуется выбрать один желаемый емкостной переключатель для выполнения необходимой операции. В некоторых вариантах использования, например, в автомобиле, водитель транспортного средства не может уделить все внимание переключателям, не отвлекаясь от дороги. В таких случаях предпочтительным является предоставление пользователю возможности поиска нужной кнопки на блоке переключателя, при котором не происходит преждевременное определение необходимости активации переключателя. Таким образом, желательно различать ситуации, когда пользователь хочет активировать переключатель, когда он просто ищет нужную кнопку переключателя, фокусируя внимание на более важной задаче, например на вождении, и когда водитель не хочет активировать переключатель. Соответственно желательно предусмотреть такую конфигурацию бесконтактных переключателей, чтобы усовершенствовать их использование потребителем, например, водителем транспортного средства.
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения представлен способ активации бесконтактного переключателя. Данный способ включает в себя этап генерирования поля активации для каждого бесконтактного датчика и этап отслеживания сигнала, характерного для каждого поля активации. Способ также включает в себя этап определения первой амплитуды, при которой сигнал является устойчивым в течение минимального периода времени, и этап определения последующей второй амплитуды, при которой сигнал является устойчивым в течение минимального периода времени. Способ также включает в себя этап генерирования выходного сигнала активации, когда вторая амплитуда больше первой амплитуды на заданную величину.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлен способ активации бесконтактного переключателя. Данный способ включает в себя этап генерирования нескольких полей активации с помощью нескольких бесконтактных датчиков и этап мониторинга сигналов, характерных для этих полей активации. Данный способ также включает в себя этап детектирования перемещения (скольжения) пальца пользователя на основании множественных сигналов и входа в режим поиска, этап определения первой устойчивой амплитуды одного из сигналов в течение некоторого периода времени и этап определения второй устойчивой амплитуды этого сигнала в течение некоторого периода времени. Данный способ также включает в себя этап генерирования поля активации, когда вторая устойчивая амплитуда больше первой устойчивой амплитуды на заданную величину.
В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлен блок бесконтактных переключателей. Блок бесконтактных переключателей включает в себя несколько бесконтактных переключателей, каждый из которых имеет сенсорное поле активации. Блок бесконтактных переключателей также включает в себя контур управления, который контролирует сигналы, характерные для полей активации, определяет первую устойчивую амплитуду сигнала в течение некоторого периода времени, определяет последующую вторую устойчивую амплитуду сигнала в течение некоторого периода времени и генерирует выходной сигнал активации, когда вторая устойчивая амплитуда сигнала больше первой устойчивой амплитуды сигнала на заданную величину.
Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения будут поняты и оценены специалистами в данной области техники после изучения приведенных ниже описания, формулы изобретения и сопроводительных чертежей.
Краткое описание чертежей
На данных чертежах представлено следующее:
На Фиг. 1 представлен общий вид пассажирского салона автомобильного транспортного средства с консолью над лобовым стеклом, оборудованной блоком бесконтактных переключателей по изобретению.
На Фиг. 2 представлен увеличенный вид консоли и блока бесконтактных переключателей с Фиг. 1.
На Фиг. 3 представлен увеличенный поперечный разрез по линии III-III с Фиг. 2, на котором показано расположение матрицы бесконтактных переключателей относительно пальца пользователя.
На Фиг. 4 представлено схематическое изображение емкостного датчика, установленного в каждом емкостном переключателе с Фиг. 3.
На Фиг. 5 представлена схема, иллюстрирующая устройство блока бесконтактных переключателей по изобретению.
На Фиг. 6 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для одного канала, соответствующего определенному емкостному датчику, показывающий профиль движения активации.
На Фиг. 7 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для двух каналов, соответствующих емкостным датчикам, показывающий профиль движения поиска/колебаний.
На Фиг. 8 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для канала связи, соответствующего емкостным датчикам, показывающий профиль медленного движения активации.
На Фиг. 9 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для двух каналов, соответствующих емкостным датчикам, показывающий профиль быстрого движения поиска.
На Фиг. 10 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для трех каналов, соответствующих емкостным датчикам в режиме поиска/колебаний, иллюстрирующий активацию уверенным нажатием при пиковом значении, согласно одному варианту осуществления.
На Фиг. 11 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для трех каналов, соответствующих емкостным датчикам в режиме поиска, иллюстрирующий активацию уверенным нажатием при уровне сигнала, опустившемся ниже пикового значения, согласно другому варианту осуществления.
На Фиг. 12 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для трех каналов, соответствующих емкостным датчикам в режиме поиска, иллюстрирующий увеличенное уверенное нажатие на сенсорную панель для активации переключателя, согласно еще одному варианту осуществления.
На Фиг. 13 представлен график, на котором показан импульс счета сигнала для трех каналов, соответствующих емкостным датчикам в режиме поиска и выбор сенсорной панели на основании увеличенное уверенное нажатие, согласно еще одному варианту осуществления.
На Фиг. 14 представлена диаграмма состояний, иллюстрирующая пять состояний блока емкостных переключателей, реализованного с помощью конечного автомата, согласно одному варианту осуществления.
На Фиг. 15 представлена блок-схема, иллюстрирующая порядок выполнения способа активации переключателя в блоке переключателей в соответствии с одним вариантом осуществления.
На Фиг. 16 представлена блок-схема, иллюстрирующая процесс активации переключателя и размыкания переключателя.
На Фиг. 17 представлена блок-схема, иллюстрирующая логику для переключения между состоянием отсутствия переключения и состояниями активного переключения.
На Фиг. 18 представлена блок-схема, иллюстрирующая логику для переключения из состояния активного переключения в состояние отсутствия переключения или состояние достижения порогового значения переключения.
На Фиг. 19 представлена блок-схема, иллюстрирующая порядок переключения между состоянием достижения порогового значения переключения и состояниями поиска переключателя.
На Фиг. 20 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ работы виртуальной кнопки, реализующий состояние поиска переключателя.
На Фиг. 21 представлен график, иллюстрирующий импульс счета сигнала для канала, соответствующего емкостным датчикам, для которых предусмотрены режим поиска и режим виртуальной кнопки для активации переключателя, согласно еще одному варианту осуществления.
На Фиг. 22 представлен график, иллюстрирующий импульс счета сигнала для режима виртуальной кнопки, когда активация не инициирована.
На Фиг. 23 представлен график, иллюстрирующий импульс счета сигнала для емкостного датчика в режиме поиска, дополнительно иллюстрирующий состояние при активированном переключателе, в соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 21.
На Фиг. 24 представлен график, иллюстрирующий импульс счета сигнала для емкостного датчика, дополнительно иллюстрирующий состояние, когда активация инициирована, в соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 21.
На Фиг. 25 представлен график, иллюстрирующий импульс счета сигнала для емкостного датчика, дополнительно иллюстрирующий временной период для выхода из режима виртуальной кнопки и повторного входа в режим виртуальной кнопки, в соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 21.
На Фиг. 26 представлена блок-схема, иллюстрирующая порядок обработки канала связи в режиме виртуальной кнопки, в соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 21.
На Фиг. 27 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ работы виртуальной кнопки для обработки канала связи, в соответствии с вариантом осуществления с Фиг. 21.
Осуществление изобретения
Далее представлено подробное описание вариантов осуществления изобретения. Описанные варианты приведены исключительно в качестве примеров, которые могут быть воплощены в различных формах. Фигуры необязательно выполнены в масштабе. Некоторые элементы могут быть увеличены или уменьшены с целью изображения деталей конкретных компонентов. Конкретные конструкционные и функциональные особенности, изложенные в данном описании, не должны рассматриваться как ограничение, и приведены лишь в качестве иллюстрации для ознакомления специалистов в данной области техники с вариантами реализации изобретения.
На Фиг. 1 и 2 изображено внутреннее пространство автомобильного транспортного средства 10, имеющее пассажирский салон и блок 20 переключателей, в котором использовано несколько бесконтактных переключателей 22, имеющие возможность мониторинга и определения активации переключателя, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения. Транспортное средство 10 содержит верхнюю консоль 12, встроенную в обшивку потолка на нижней стороне крыши или на потолке в верхней части пассажирского салона транспортного средства, которая находится над передним пассажирским сиденьем. В соответствии с одним вариантом осуществления блок 20 имеет несколько бесконтактных переключателей 22, расположенных друг рядом с другом в верхней консоли 12. Различные бесконтактные переключатели 22 могут управлять любым количеством устройств и функций транспортного средства, например перемещением прозрачного или непрозрачного люка 16 в крыше, перемещением экрана 18 прозрачного люка в крыше, активацией одного или нескольких осветительных устройств, таких как салонные плафоны 30 для чтения дорожной карты, а также других устройств и функций. Однако следует понимать, что в соответствии с различными вариантами комплектации транспортного средства бесконтактные переключатели 22 могут быть расположены в любом месте транспортного средства 10, например, на приборном щитке, на других консолях, например на центральной консоли, интегрированы в сенсорный дисплей 14 для радиоприемника или информационно-развлекательной системы, например навигационный дисплей и/или дисплей аудиосистемы, или в любом другом месте в транспортном средстве 10.
В соответствии с одним вариантом осуществления, изображенные и описываемые бесконтактные переключатели 22 представляют собой емкостные переключатели. Каждый бесконтактный переключатель 22 включает в себя по крайней мере один бесконтактный датчик, обеспечивающий сенсорное поле активации для обнаружения контакта или близкого приближения (например, на расстояние менее одного миллиметра) пользователя к одному или нескольким бесконтактным датчикам, например, при проведении по ним пальцем. Таким образом, специалистам в данной области техники понятно, что в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления сенсорное поле активации каждого бесконтактного переключателя 22 представляет собой емкостное поле, а палец пользователя имеет электрическую проводимость и диэлектрические свойства, которые вызывают изменение или возмущение сенсорного поля активации. Однако специалистам в данной области техники понятно, что могут быть использованы дополнительные или альтернативные типы бесконтактных датчиков, включая, но не ограничиваясь этим, индуктивные датчики, оптические датчики, температурные датчики, резистивные датчики, их аналоги или комбинации датчиков указанных типов. Примеры бесконтактных датчиков описаны в руководстве по проектированию сенсорных экранов ATMEL 10620 D-AT42-04/09 от 9 апреля 2009 г., содержание которого полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.
Бесконтактные переключатели 22 с Фиг. 1 и 2 обеспечивают управление компонентом или устройством транспортного средства или выполнение определенной функции управления. Один или несколько бесконтактных переключателей 22 могут быть предназначены для управления перемещением прозрачного или непрозрачного люка 16 в крыше, которые обеспечивают перемещение люка 16 в направлении открывания или закрывания, наклон люка или остановку перемещения люка, в соответствии с алгоритмом управления. Один или несколько других бесконтактных переключателей 22 могут быть предназначены для управления перемещением экрана 18 люка в крыше между открытым или закрытым положениями. Люк 16 и экран 18 могут быть приведены в движение с помощью электрического мотора при срабатывании соответствующего бесконтактного переключателя 22. Другие бесконтактные переключатели 22 могут быть предназначены для управления другими устройствами, например включением внутренних плафонов 30 для чтения дорожной карты, выключением плафонов 30, включением и выключением потолочных плафонов, разблокировкой багажного отделения, открыванием заднего люка или блокировкой переключателя контрольной лампы двери. К дополнительным управляющим действиям, выполняемым с помощью бесконтактных переключателей 22, можно отнести подъем и опускание окон дверей с приводом. Бесконтактные переключатели 22, описанные в настоящем документе, также позволяют управлять другими органами управления транспортного средства.
вх
вых
На Фиг. 3 показана часть блока 20 бесконтактных переключателей с матрицей из трех бесконтактных переключателей 22, последовательно расположенных в непосредственной близости друг от друга относительно пальца 34 пользователя во время использования блока 20 переключателей. Каждый бесконтактный переключатель 22 включает в себя один или несколько бесконтактных датчиков 24 для генерирования сенсорного поля активации. В соответствии с одним вариантом осуществления каждый бесконтактный датчик 24 может быть сформирован путем печати проводящими чернилами на верхней поверхности полимерной верхней консоли 12. В соответствии с одним примером на Фиг. 4 представлен бесконтактный датчик 24, напечатанный проводящими чернилами, который имеет электрод 26 привода и принимающий электрод 28, каждый из которых имеет встречно-гребенчатую структуру для создания емкостного поля 32. Следует понимать, что в соответствии с другими вариантами осуществления каждый бесконтактный датчик 24 может быть сформирован другим способом, например, путем монтажа заранее изготовленного проводящего печатного проводника на подложке. Электрод 26 привода принимает прямоугольные пусковые импульсы с напряжением V. Принимающий электрод 28 выдает выходной сигнал для генерирования выходного напряжения V. Следует понимать, что для генерирования емкостного поля, в качестве поля активации 32, электроды 26 и 28 могут быть расположены в других конфигурациях.
вх
В соответствии с изображенными и описанными вариантами осуществления, входное напряжение V подается на электрод 26 привода каждого бесконтактного датчика 24 в виде прямоугольных импульсов с циклом генерирования импульса заряда, достаточным для зарядки принимающего электрода 28 до необходимого уровня напряжения. В данном случае принимающий электрод 28 работает как измерительный электрод. В изображенном варианте осуществления соседние сенсорные поля активации 32, создаваемые соседними бесконтактными переключателями 22, частично (незначительно) накладываются друг на друга, однако в соответствии с другими вариантами осуществления наложения может и не быть. Когда пользователь или оператор, например, палец 34 пользователя, попадает в поле активации 32, блок 20 бесконтактных переключателей обнаруживает возмущение поля активации 32, создаваемое пальцем 34, и определяет, является ли возмущение достаточным для активации соответствующего бесконтактного переключателя 22. Обнаружение возмущения поля активации 32 выполняется путем обработки сигнала импульса заряда, соответствующего определенному каналу связи. Когда палец 34 пользователя контактирует с двумя полями активации 32, блок 20 бесконтактных переключателей обнаруживает возмущение обоих полей активации 32 с помощью двух отдельных каналов связи. Каждый бесконтактный переключатель 22 имеет собственный выделенный канал связи, генерирующий количество импульсов заряда, обрабатываемое в соответствии с последующим описанием.

На Фиг. 5 представлен блок 20 бесконтактных переключателей, соответствующий одному варианту осуществления изобретения. Также изображено несколько бесконтактных датчиков 24, генерирующих входные сигналы для контроллера 40, например, для микроконтроллера. Контроллер 40 может включать в себя контур управления, например, микропроцессор 42 и запоминающее устройство 48. Контур управления может включать в себя контур управления сенсорным восприятием, обрабатывающий данные о поле активации каждого датчика 22 для обнаружения активации пользователем соответствующего переключателя путем сравнения сигнала поля активации с одним или несколькими пороговыми значениями в соответствии с одной или несколькими процедурами управления. Следует понимать, что для обработки каждого поля активации, определения активации пользователем и инициирования действия может быть использован другой аналоговый и/или цифровой контур управления. В соответствии с одним вариантом осуществления контроллер 40 может использовать технологию сбора данных QMatrix, разработанный компанией ATMEL. Технология сбора данных от компании ATMEL основана на использовании компилятора С/С++ и отладчика WinAVR, установленных на хост-компьютере на базе WINDOWS, что позволяет упростить разработку и тестирование при помощи утилиты Hawkeye, выполняющей контроль внутреннего состояния критических переменных в программе, а также формирование журналов данных для последующей обработки в режиме реального времени.
Контроллер 40 предоставляет выходной сигнал на одно или несколько устройств, выполненных с возможностью выполнения назначенных действий в ответ на корректную активацию бесконтактного переключателя. Например, одно или несколько устройств могут представлять собой люк 16 в крыше с электродвигателем для перемещения панели люка между открытым, закрытым и наклонным положениями, экран 18 люка, который перемещается между открытым или закрытым положениями, и осветительные устройства 30, которые могут быть включены и выключены. Также может быть предусмотрено управление другими устройствами, например радиоприемником для выполнения функций включения и выключения, регулировки громкости, поиска станций, и другими типами устройств для выполнения других назначенных функций. Один из бесконтактных переключателей 22 может быть предназначен для закрывания люка в крыше, другой бесконтактный переключатель 22 может быть предназначен для открывания люка в крыше, а еще один переключатель 22 может быть предназначен для установки люка в крыше в наклонное положение, при этом каждый такой переключатель управляет электродвигателем для перемещения люка в нужное положение. Экран 18 люка может быть открыт при поступлении сигнала от одного бесконтактного переключателя 22 и закрыт при поступлении сигнала от другого бесконтактного переключателя 22.
вых
вых
вх
Изображенный контроллер 40 также имеет аналого-цифровой (A/D) компаратор 44, подключенный к микропроцессору 42. Аналого-цифровой компаратор 44 принимает выходное напряжение V от каждого бесконтактного переключателя 22, преобразовывает аналоговый сигнал в цифровой сигнал и выдает цифровой сигнал на микропроцессор 42. Кроме того, контроллер 40 включает в себя счетчик 46 импульсов, подключенный к микропроцессору 42. Счетчик 46 импульсов отсчитывает импульсы сигналов заряда, подаваемые на каждый электрод привода каждого бесконтактного датчика, выполняет отсчет импульсов, необходимых для заряда конденсатора до тех пор, пока выходное напряжение V не достигнет заранее заданного значения, и выдает полученное значение количества импульсов на микропроцессор 42. Количество импульсов указывает на изменение емкости соответствующего емкостного датчика. Также изображенный контроллер 40 подключен к буферному устройству 15 привода с широтно-импульсной модуляции. Контроллер 40 выдает сигнал широтно-импульсной модуляции на буфер 15 привода с широтно-импульсной модуляцией для генерирования серии прямоугольных импульсов V, подаваемой на каждый электрод привода каждого бесконтактного датчика/переключателя 22. Контроллер 40 выполняет процедуру 100 управления, сохраненную на запоминающем устройстве, для контроля и определения состояния активации одного из бесконтактных переключателей.
В соответствии с различными примерами на Фиг. 6-13 показано изменение количества импульсов заряда датчика, которое обозначено как Δ Количества Импульсов датчика для нескольких каналов связи, соответствующих нескольким бесконтактным переключателям 22, например, трем переключателям 22 с Фиг. 3. Изменение количества импульсов заряда датчика представляет собой разность между начальным опорным значением количества импульсов при отсутствии пальцев или других объектов в поле активации и соответствующим показанием датчика. В данных примерах палец пользователя попадает в поля активации 32, соответствующие каждому из трех бесконтактных переключателей 22, обычно в одном сенсорном поле активации в каждый момент времени с перекрыванием между соседними полями активации 32 при перемещении пальца через матрицу переключателей. Канал 1 представляет собой изменение (Δ) количества импульсов заряда датчика, соответствующее первому емкостному датчику 24, канал 2 представляет собой изменение количества импульсов заряда датчика, соответствующее соседнему второму емкостному датчику 24, а канал 3 представляет собой изменение количества импульсов заряда датчика, соответствующее третьему емкостному датчику 24, расположенному рядом со вторым емкостным датчиком. В соответствии с раскрытым вариантом осуществления бесконтактные датчики 24 представляют собой емкостные датчики. При обнаружении контакта и приближения пальца пользователя к датчику 24 палец изменяет измеряемую емкость соответствующего датчика 24. Емкость изменяется вместе с паразитной емкостью неиспользуемой сенсорной панели датчика, на основании чего можно измерить величину смещения. Емкость, обусловленная присутствием пользователя или оператора, прямо пропорциональна диэлектрической постоянной пальца пользователя или другой части тела, поверхности, контактирующей с емкостной сенсорной панелью, и обратно пропорциональна расстоянию от конечности пользователя до кнопки переключателя. В соответствии с одним вариантом осуществления каждый датчик возбуждается группой импульсов напряжения при помощи электронных устройств с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) до тех пор, пока датчик не зарядится до установленного напряжения. Такой способ сбора данных позволяет зарядить принимающий электрод 28 до определенного уровня напряжения. Данный цикл повторяется до тех пор, пока напряжение на измерительном конденсаторе не достигнет заранее заданного напряжения. Помещение пальца пользователя на сенсорную поверхность переключателя 24 увеличивает внешнюю емкость, в результате чего возрастает заряд, передаваемый в рамках одного цикла, что приводит к уменьшению общего количества циклов, необходимого для достижения измерительным конденсатором заранее заданного уровня напряжения. Палец пользователя вызывает увеличение количества импульсов заряда датчика, поскольку данное значение соответствует разности между начальным опорным значением и значением, полученным с помощью датчика.
Блок 20 бесконтактных переключателей способен распознавать движение руки пользователя, когда рука, в частности, палец, находится в непосредственной близости от бесконтактных переключателей 22, чтобы различать ситуации, когда пользователь хочет активировать переключатель 22, найти определенную кнопку переключателя, фокусируя внимание на более важных задачах, например на вождении, или на результате выполнения таких задач, например на регулировке зеркала заднего вида, которые не относятся к активации бесконтактного переключателя 22. Блок 20 бесконтактных переключателей может работать в режиме поиска, что позволяет пользователю найти клавиши или кнопки путем перемещения или скольжения пальца в непосредственной близости от переключателей, не активируя переключатель, пока этого не захочет пользователь. Блок 20 бесконтактных переключателей контролирует амплитуду сигнала, генерируемого в ответ на сигнал поля активации, определяет величину изменения дифференциала сгенерированного сигнала и генерирует выходной сигнал активации, когда дифференциал сигнала превышает пороговое значение. Данный подход позволяет пользователю искать на блоке 20 бесконтактных переключателей сенсорную панель переключателя своими пальцами и исключает возможность нежелательного запуска события, а также характеризуется небольшим временем отклика интерфейса, при этом активация происходит в момент, когда палец дотрагивается до поверхностной панели, а вероятность нежелательной активации переключателя исключается или снижается.
порог
актив
актив-порог
порог.
актив
непоср.нажатие
актив-порог
непоср.нажатие
На Фиг. 6 показано, что при приближении пальца 34 пользователя к переключателю 22, соответствующему каналу связи 1, палец 34 входит в поле активации 32, соответствующее датчику 24, что вызывает изменение емкости и увеличение количества импульсов датчика, как показано с помощью сигнала 50A для профиля стандартного движения активации. В соответствии с одним вариантом осуществления способ, основанный на определении наклона переднего фронта сигнала при появлении пальца в поле активации, может быть использован для определения того, хочет ли оператор нажать на кнопку или найти кнопку на интерфейсе, используя увеличение величины линейного изменения наклона сигнала 50A в канале связи 1, значение которого возрастает от точки 52, в которой сигнал 50A достигает уровня количества импульсов активного состояния (УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ), до точки 54, в которой сигнал 50A достигает уровня количества импульсов порогового состояния (УРОВЕНЬ_ПОРОГ). Наклон переднего фронта сигнала представляет собой изменение дифференциала для сгенерированного сигнала между точками 52 и 54 в период времени от t до t. Поскольку разность уровня порогового значения счетчика и уровня активного состояния обычно изменяется только при обнаружении руки в перчатке (в противном случае данное значение остается постоянным), то наклон может быть вычислен по истечении периода времени изменения уровня от уровня активного состояния до уровня порогового состояния, обозначенного как t, и равен разности между моментами времени t и t. Непосредственное нажатие на сенсорную панель переключателя обычно происходит в течение периода времени, обозначенного как t, который изменяется в пределах от 40 до 60 миллисекунд (приблизительно). Если период времени t меньше или равен периоду непосредственного нажатия t, то будет определено, что необходимо активировать переключатель. В противном случае будет определено, что необходимо включить режим поиска переключателя.
актив-пик
актив
пик
актив-пик
непоср_нажатие_пик
актив-пик
непоср_нажатие_пик
В соответствии с другим вариантом осуществления величина наклона переднего фронта может быть получена в виде разности (период времени t) между моментом времени t в точке 52 и моментом времени t в точке 56, когда достигается пиковое значение количества импульсов. Период времени t. может быть сравнен с пиковым значением при непосредственном нажатии (t), которое в соответствии с одним вариантом осуществления может быть равно 100 миллисекундам. Если период времени t меньше или равен значению t, то будет принято решение о выполнении активации переключателя. В противном случае узел переключателя будет работать в режиме поиска.
актив-порог
aктив-пик
непоср_нажатие
непоср_нажатие_пик
актив-пик
непоср_нажатие
актив-порог
непоср_нажатие
В примере с Фиг. 6 показано, что значение для канала связи 1 увеличивается при быстром увеличении величины изменения емкости от точки 52 до пикового значения в точке 56. Блок 20 бесконтактных переключателей определяет величину наклона переднего фронта по мере увеличения периода времени t или t для сигнала от первого порогового значения в точке 52 до второго порогового значения в точке 54 или пикового порогового значения в точке 56. Величина наклона или изменение дифференциала в сгенерированном сигнале затем используется для сравнения со стандартным значением порогового значения непосредственного нажатия t или t для определения необходимости активации бесконтактного переключателя. В частности, когда период времени t меньше периода времени t или когда период времени t меньше периода времени t, принимается решение о необходимости активации переключателя. В противном случае узел переключателя остается в режиме поиска.
актив-пик
непоср_нажатие
aктив-порог
актив-пик
непоср_нажатие_пик
aктив-порог
aктив-пик
На Фиг. 7 показан один пример скользящего/поискового движения вдоль двух переключателей, когда палец проходит или скользит через поле активации двух соседних бесконтактных датчиков, изображенных в виде канала связи 1 (обозначено 50A) и канала связи 2 (обозначено 50B). При приближении пальца пользователя к первому переключателю палец попадает в поле активации, соответствующее датчику первого переключателя, в результате чего увеличение количества импульсов датчика в сигнале 50A происходит с меньшей скоростью, т.е. изменение дифференциала для сгенерированного сигнала имеет меньшее значение. В соответствии с данным примером профиль канала связи 1 изменяется в течение периода времени t, меньшего или равного периоду времени t, после чего происходит переход в режим поиска. Поскольку период времени t указывает на медленное изменение дифференциала в сгенерированном сигнале, в соответствии с одним вариантом осуществления активация кнопки переключателя не выполняется. Поскольку в соответствии с другим вариантом осуществления период времени t больше периода времени t, что указывает на медленное изменение дифференциала сгенерированного сигнала, то активация не выполняется. Изображенный второй канал связи (50B) достигает максимального уровня в точке перехода 58, а также имеет увеличивающееся значение Δ количества импульсов датчика и такое же изменение дифференциала сигнала, как и у сигнала 50A. В данном случае значения первого и второго каналов 50A и 50B указывают на выполнение скользящего движения пальца рядом с двумя емкостными датчиками в режиме поиска, в результате чего ни один переключатель не активируется. Используя период времени t или t, при достижении пикового значения емкости для сигнала может быть принято решение о необходимости активации бесконтактного переключателя.
aктив-порог
aктив-пик
aктив-порог
непоср_нажатие
При медленном непосредственном движении нажатия, изображенном на Фиг. 8, для подтверждения отсутствия намерения активации может быть выполнена дополнительная обработка. Как видно на Фиг. 8, первый канал связи (50A), имеет меньшую скорость увеличения уровня в рамках периода времени t или t, в результате чего происходит переход в режим поиска. Если при обнаружении движения скольжения/поиска и при периоде времени t, большем по сравнению с периодом времени t, каналом, нарушившим данное условие, является первый канал связи, который переходит в режим поиска и остается максимальным каналом (каналом с наибольшей интенсивностью) при снижении емкости до уровня ниже значения УРОВЕНЬ_ОТЖАТИЯ_ПОРОГ в точке 60, то инициируется активация переключателя.
непоср_нажатие_пик
На Фиг. 9 показано быстрое движение пальца пользователя рядом с блоком бесконтактных переключателей, не приводящее к активации переключателей. В соответствии с данным примером в сгенерированном сигнале для первого и второго каналов (соответственно линии 50A и 50B) обнаружено относительно большое изменение дифференциала. Узел переключателя использует период времени с задержкой для отсрочки принятия решения до тех пор, пока точка перехода 58, в которой значение для второго канала 50B связи не превысит значение для первого канала 50A связи. В соответствии с одним вариантом осуществления временная задержка может быть установлена равной пороговому значению времени t. Таким образом, используя временную задержку для принятия решения о необходимости активации переключателя, очень быстрое движение поиска клавиш предотвратит нежелательную активацию переключателя. Использование временной задержки может сделать интерфейс менее чувствительным, и он может работать лучше при по существу равномерном движении пальца оператора.
Если некоторое время назад была детектирована ситуация, когда достижение предыдущего порогового значения не привело к активации, то в соответствии с одним вариантом осуществления может быть выполнен автоматический переход в режим поиска. В результате после обнаружения и отклонения нежелательного срабатывания в течение некоторого времени в режиме поиска отслеживание может выполняться с большей тщательностью.
Другой способ, с помощью которого оператор может попасть в режим поиска, основан на использовании одной или нескольких областей или сенсорных панелей с определенной маркировкой и/или текстурой на поверхности панели переключателя, соответствующей определенному бесконтактному переключателю с функцией выдачи блоку бесконтактных переключателей сигнала о выполнении оператором слепого поиска. Одна или несколько сенсорных панелей включения режима поиска может быть расположена в доступном месте, в котором другие каналы связи, скорее всего, не повлияют на ее работу. В соответствии с другим вариантом осуществления вокруг интерфейса переключателя могут быть расположены сенсорные панели без маркировки, имеющие относительно большой размер. При скольжении руки оператора по обшивке консоли над лобовым стеклом для поиска ориентира она, скорее всего, сначала найдет именно данную сенсорную панель, от которой затем будет начат слепой поиск блока бесконтактного переключателя.
После того как блок бесконтактного датчика определит, вызвано ли увеличение количества импульсов датчика активацией переключателя или поисковым движением, то в зависимости от полученного результата блок перейдет к определению, должно ли завершиться поисковое движение активацией бесконтактного переключателя (и каким образом), или не должно. В соответствии с одним вариантом осуществления блок бесконтактных переключателей ожидает уверенного нажатия на кнопку переключателя по крайней мере в течение заранее заданного периода времени. В соответствии с одним вариантом осуществления заранее заданный период времени равен или превышает 50 миллисекунд, в более предпочтительном варианте он составляет примерно 80 миллисекунд. Примеры принципов работы блока переключателя, используемых при определении длительности уверенного нажатия, представлены на Фиг. 10-13.
постоянный
постоянный
постоянный
На Фиг. 10 показан поиск трех бесконтактных переключателей, обозначенных в виде трех каналов связи, которые соответствуют сигналам 50A-50C соответственно, во время которого палец скользит по первому и второму переключателям в режиме поиска, а затем активирует третий переключатель, соответствующий третьему каналу связи. При перемещении пальца рядом с первым и вторым переключателями, соответствующими первому и второму каналам, активация не выполняется из-за отсутствия постоянного сигнала на линиях 50A и 50B. Сигнал на линии 50A для первого канала появляется в виде максимального значения сигнала до того момента, как значение второго канала по линии 50B не станет максимальным, после чего максимальное значение устанавливается в третьем канале. Изображенный третий канал связи имеет стабильное (постоянное) изменение количества импульсов датчика в области рядом с пиковым значением в течение определенного периода времени t, например, в течение 80 миллисекунд, достаточного для выполнения активации соответствующего бесконтактного переключателя. При выполнении условия переключения при достижении порогового значения уровня и достижении пикового значения способ, основанный на обнаружении уверенного уровня, активирует переключатель после обнаружения ситуации, когда уровень на переключателе практически не изменяется, т.е. остается в пределах узкого диапазона, в течение периода времени t. Это позволяет оператору найти другие бесконтактные переключатели и активировать нужный переключатель после его обнаружения и удержания пальца пользователя рядом с переключателем в течение периода уверенного нажатия t.
постоянный
На Фиг. 11 показан другой вариант осуществления способа, основанного на обнаружении уверенного уровня, в соответствии с которым в третьем канале связи (по линии 50C) количество импульсов датчика изменяется таким образом, что уверенный уровень устанавливается на более низком участке сигнала. В соответствии с данным примером величина изменения количества импульсов датчика для третьего канала превышает пороговое значение уровня и имеет участок детектированного уверенного нажатия для некоторого периода времени t таким образом, что происходит определение активации третьего переключателя.
вк
вк
постоянный
В соответствии с другим вариантом осуществления, изображенным на Фиг. 12 и 13, блок бесконтактных переключателей может использовать способ, основанный на режиме виртуальной кнопки, в котором в режиме поиска производится поиск начального пикового значения изменения количества импульсов датчика, после чего происходит дополнительное увеличение значения изменения количества импульсов датчика, на котором принимается решение об активации переключателя. На Фиг. 12 третий канал связи увеличивается по линии 50C до начального пикового значения, а затем продолжает увеличиваться за счет изменения количества импульсов датчика С. Данная ситуация эквивалентна легкому прикосновению пальца пользователя к поверхности блока переключателя во время его перемещения вдоль блока переключателя к нужной кнопке и последующему нажатию на виртуальный механический переключатель, во время которого палец пользователя нажимает на контактную поверхность переключателя и увеличивает площадь поверхности пальца ближе к переключателю. Увеличение емкости обуславливается увеличением площади поверхности подушки пальца при нажатии на поверхность сенсорной панели. Увеличение емкости может происходить сразу после обнаружения пикового значения, как показано на Фиг. 12, или после небольшого уменьшения количества импульсов датчика, как показано на Фиг. 13. Блок бесконтактных переключателей обнаруживает начальное пиковое значение, после которого происходит увеличение количества импульсов датчика, обнаруживаемое на основании постоянного уровня емкости С или постоянного периода нажатия t. Стабильный уровень обнаружения выражается в виде отсутствия изменения количества импульсов датчика без помех, или в виде небольшого изменения количества импульсов датчика без помех, которое может быть заранее задано во время калибровки.
постоянный
постоянный
Следует понимать, что меньшая продолжительность периода времени t может привести к случайному срабатыванию, особенно после перемещения пальца в обратном направлении, а слишком большая продолжительность периода времени t может привести к снижению чувствительности интерфейса.
постоянный
Следует понимать, что способ, основанный на использовании стабильного (постоянного) значения, и способ, основанный на использовании режима виртуальной кнопки, можно использовать одновременно. В этом случае период уверенного нажатия t может быть увеличен, например, до одной секунды, поскольку для переключения кнопки оператор всегда может использовать способ, основанный на режиме виртуальной кнопки, не дожидаясь истечения периода уверенного нажатия.
Блок бесконтактных переключателей также может использовать подавление сильных шумов во избежание слишком частых нежелательных срабатываний. Например, при использовании верхней консоли необходимо предотвратить случайное открывание и закрывание люка в крыше. Использование слишком строгого критерия подавления шумов может привести к отклонению желаемого переключения, что является недопустимым. В соответствии с одним подходом к подавлению помех используется проверка наличия нескольких соседних каналов, одновременно сигнализирующих о срабатывании, при этом в случае выполнения данного условия выбирается и активируется канал связи с самым сильным сигналом, а всех остальные каналы связи игнорируются до отключения выбранного канала связи.
aк
dак
Блок 20 бесконтактных переключателей может предусматривать подавление шумов с помощью значения сигнатуры, на основании двух параметров: параметра сигнатуры, представляющего собой соотношение между максимальной интенсивностью канала (макс_канал) и общим суммарным уровнем интенсивности канала (суммарный_канал), и параметра d, представляющего собой количество каналов, значение коэффициента для которых превышает значение коэффициента для канала с максимальной интенсивностью (макс_канал). В соответствии с одним вариантом осуществления коэффициент активации α=0,5. Параметр сигнатуры может быть определен в соответствии со следующим уравнением:
ак
Параметр d может быть определен в соответствии со следующим уравнением:
ак
daк=1
daк=2
ак
В зависимости от значения d, для того, чтобы распознанная активация не была отклонена, сигнал в канале должен быть чистым, т.е. значение сигнатуры должно быть выше заранее заданного порогового значения. В соответствии с одним вариантом осуществления α=0,4, a α=0,67. Если значение d больше 2, в соответствии с одним вариантом осуществления активация не производится.
Если решение о том, нужна активация переключателя, или нет, принимается на понижении профиля, то для вычисления значения сигнатуры вместо значений параметров макс_канал и суммарный_канал можно использовать их пиковые значения параметров макс_канал_пик и суммарный_канал_пик. Сигнатура может быть определена в соответствии со следующим уравнением:
Для включения режима поиска может быть использовано подавление шумов. Если детектированная активация отклонена из-за «грязной» сигнатуры (с помехами), необходимо автоматически включить режим поиска или колебаний. Таким образом, при слепом поиске пользователь может использовать все пальцы для обнаружения ориентира, от которого можно начать поиск. В этом случае происходит одновременное срабатывание нескольких каналов, что приведет к ухудшению сигнатуры.
В соответствии с одним вариантом осуществления на Фиг. 14 показана диаграмма состояний для блока 20 бесконтактных переключателей, реализованная с помощью конечного автомата. Реализация конечного автомата показана в виде пяти состояний, включающих в себя состояние 70 ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, состояние 72 АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, состояние 74 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ, состояние 76 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОИСК и состояние 78 ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_АКТИВИРОВАН. Состояние 70 ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ представляет собой состояние, в котором датчик не обнаруживает активность. Состояние АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ представляет собой состояние, в котором датчик обнаруживает какую-то активность, уровень которой недостаточен для запуска активации переключателя в текущий момент времени. Состояние ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ представляет собой состояние, в котором активность, обнаруженная датчиком, является достаточно высокой для гарантирования активации, поискового или колеблющегося движения или произвольного движения рядом с блоком переключателя. Переход в состояние 76 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОИСК происходит в тот момент, когда схема действия, определенная с помощью блока переключателей, соответствует поисковому взаимодействию. Состояние 78 ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_АКТИВИРОВАН представляет собой состояние, при котором была идентифицирована активация переключателя. В состоянии 78 ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_АКТИВИРОВАН кнопка переключателя остается активной, а выбор другого варианта будет невозможен до освобождения соответствующего переключателя.
Состояние блока 20 бесконтактных переключателей изменяется в зависимости от результатов обнаружения и обработки отправленных сигналов. При обнаружении одним или несколькими датчиками определенных действий, система 20 может перейти из состояния 70 ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ в состояние 72 АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ. Если данного действия достаточно для гарантированного распознавания движения активации, поискового движения поиска или произвольного движения, система 20 может перейти непосредственно в состояние 74 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ. Из состояния 74 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ система 20 может перейти либо в состояние 76 ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОИСК, если схема движения соответствует режиму поиска, либо непосредственно в состояние 78 ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_АКТИВИРОВАН. При активации переключателя, находящейся в состоянии ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОИСК, активация переключателя может быть детектирована для изменения на состояние 78 ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_АКТИВИРОВАН. При отклонении сигнала и обнаружении случайного действия система 20 может вернуться в состояние 70 ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ.
На Фиг. 15 представлен основной способ 100 отслеживания и определения момента генерирования выходного сигнала активации с помощью представленной конфигурации бесконтактных переключателей, в соответствии с одним вариантом осуществления. Способ 100 начинается на этапе 102 и переходит на этап 104, на котором один раз выполняется начальная калибровка. Откалиброванные значения канала связи вычисляются на основании необработанных данных канала и откалиброванных опорных значений путем вычитания опорного значения из необработанных данных на этапе 106. Затем на этапе 108, используя все показания датчиков каналов связи, вычисляют наибольшее значение количества импульсов, обозначенное как макс_канал, и сумму всех показаний датчиков каналов, обозначенную как суммарный_канал. Также определяется количество активных каналов. На этапе 110 способа 100 выполняется вычисление актуального диапазона значений параметров макс_канал и суммарный_канал для последующего обнаружения движения.
После этапа 110 способ 100 переходит на этап 112 принятия решения, на котором обнаруживаются активные переключатели. При отсутствии активных переключателей способ 100 переходит на этап 114 для выполнения калибровки в режиме реального времени. В противном случае на этапе 116 способа 100 происходит размыкание переключателей. Соответственно, если переключатель был активен, то способ 100 переходит к модулю выполнения остановки и блокировки активности до отключения.
После калибровки в режиме реального времени способ 100 переходит на этап 118 принятия решения для обнаружения блокировки какого-либо канала, указывающей на его недавнюю активацию, и если это обнаружено, переходит на этап 120, на котором значение таймера блокировки канала уменьшается. При отсутствии блокировки канала способ 100 переходит на этап 122 принятия решения для обнаружения нового значения параметра макс_канал. Если текущее значение параметра макс_канал меняется на новое значение параметра макс_канал, то способ 100 переходит на этап 124 для сброса значения параметра макс_канал, суммирования диапазонов и установки уровней пороговых значений. Таким образом, при обнаружении нового значения параметра макс_канал способ сбрасывает последние значения диапазонов сигналов и обновляет при необходимости значения параметров поиска. Если значение параметра состояние_переключателя меньше уровня АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, то флаг включения режима поиска устанавливается в значение «истинно», после чего параметр состояние_переключателя устанавливается равным значению ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ. Если текущее значение параметра макс_канал не изменилось, способ 100 переходит на этап 126, на котором происходит обработка значения параметра макс_канал для голых (без перчатки) пальцев. Данная процедура может включать в себя обработку логики переключения между различными состояниями, представленными на диаграмме состояний с Фиг. 14.
После этапа 126 способ 100 переходит на этап 128 принятия решения, на котором определяется, активируется ли какой-нибудь переключатель. При отсутствии обнаруженной активации переключателя способ 100 переходит на этап 130, на котором проверяется наличие перчатки на руке пользователя. Наличие перчатки может быть обнаружено на основании сниженного изменения количества импульсов, соответствующих значению емкости. Затем способ 100 переходит на этап 132, на котором происходит обновление предыдущих значений параметров макс_канал и суммарный_канал. Номер активного переключателя, если такой есть, затем выдается на модуль программного/аппаратного обеспечения на этапе 134 до завершения работы на этапе 136.
При наличии активного переключателя запускается процедура размыкания переключателя, представленная на Фиг. 16. Процедура 116 размыкания переключателя начинается на этапе 140 и переходит на этап 142 принятия решения, на котором определяется, превышает ли уровень активного канала значение УРОВЕНЬ_РАЗМЫКАНИЯ, затем при получении отрицательного ответа, данная процедура завершается на этапе 152. Если уровень активного канала больше значения УРОВЕНЬ_РАЗМЫКАНИЯ, то процедура 116 переходит на этап 144 принятия решения для определения того, является ли ИЗМЕНЕНИЕ_УРОВНЯ_ПОРОГ положительным, затем при получении отрицательного ответа происходит переход на этап 146, на котором увеличивается уровень порогового значения, если сигнал имеет большую интенсивность. Это может быть сделано за счет уменьшения значения ИЗМЕНЕНИЕ_УРОВНЯ_ПОРОГ. На этапе 146 также устанавливаются пороговое значение, уровни размыкания и активации. Затем процедура 116 переходит на этап 148 для сброса таймера для предыдущих максимального и суммарного значений каналов для параметров поиска при достаточно длительном сохранении постоянного уровня сигнала. На этапе 150 состояние переключателя устанавливается в значение ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ до завершения процедуры на этапе 152. Для завершения выполнения модуля размыкания переключателя необходимо уменьшить сигнал активного канала до уровня ниже значения УРОВЕНЬ_РАЗМЫКАНИЯ, которое представляет собой адаптивное пороговое значение, изменяющееся при обнаружении перчатки. При отпускании кнопки переключателя все значения внутренних параметров сбрасываются, после чего запускается таймер блокировки, позволяющий исключить последующую активацию до истечения определенного времени ожидания, например, 100 миллисекунд. В качестве дополнения уровни порогового значения зависят от наличия или отсутствия перчаток.
На Фиг. 17 показана процедура 200 определения изменения состояния со значения ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ на значения АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ в соответствии с одним вариантом осуществления. Процедура 200 начинается на этапе 202, на котором происходит обработка значения ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, и переходит на этап 204 принятия решения, на котором определяется, превышает ли значение параметра макс_канал значение УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ. Если значение параметра макс_канал больше значения УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ, то блок бесконтактных переключателей меняет состояние с ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ на АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, после чего процедура завершается на этапе 210. Если значение параметра макс_канал не больше значения УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ, то процедура 200 проверяет, нужно ли установить флаг режима поиска на этапе 208 до завершения работы на этапе 210. Таким образом, состояние меняется с ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ на АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, когда значение параметра макс_канал превышает значение УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ, Если значения каналов остаются ниже данного уровня, по истечении определенного времени ожидания флаг режима поиска, если он установлен, сбрасывается на значение отсутствия поиска, что является одним из вариантов выхода из режима поиска.
На Фиг. 18 представлен способ 220 обработки состояния АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ, меняющегося на состояние ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ или ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, соответствующий одному варианту осуществления. Способ 220 начинается на этапе 222 и переходит на этап 224 принятия решения. Если значение параметра макс_канал не больше, чем УРОВЕНЬ_ПОРОГ, способ 220 переходит на этап 226 для определения того, что значение параметра макс_канал ниже значения УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ, затем при получении положительного ответа выполняется переход на этап 228 для изменения состояния переключателя на значение ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ. Соответственно состояние конечного автомата меняется с состояния АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ на состояние ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, когда значение параметра макс_канал опускается ниже значения УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ. Значение изменения также может быть вычтено из значения УРОВЕНЬ_АКТИВНОСТИ для использования эффекта гистерезиса. Если значение параметра макс_канал превышает значение УРОВЕНЬ_ПОРОГ, то процедура 220 переходит на этап 230 принятия решения, на котором выполняется определение достижения порогового значения или обнаружение перчатки, затем при получении положительного ответа происходит установка параметра режима включения поиска в значение «истинно» на этапе 232. На этапе 234 способ 220 включает состояние ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ до завершения работы на этапе 236. Таким образом, если значение параметра макс_канал больше, чем значение УРОВЕНЬ_ПОРОГ, состояние меняется на состояние ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ. При обнаружении перчаток или предыдущего события достижения порогового значения, которое не привело к активации, может быть выполнен автоматический переход в режим поиска.
На Фиг. 19 представлен способ 240 обнаружения активации переключателя из состояния ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ в соответствии с одним вариантом осуществления. Способ 240 начинается на этапе 242, на котором происходит обработка состояния ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ, и переходит на этап 244 принятия решения, на котором определяется, является ли сигнал постоянным и стабильным или достиг ли уровень канала связи пикового уровня, затем при получении отрицательного значения он завершается на этапе 256. При постоянном (стабильно) сигнале или пиковом уровне канала связи способ 240 переходит на этап 246 принятия решения, на котором определяется, является ли активным режим поиска, затем при получении положительного ответа происходит переход на этап 250. Если режим поиска не активен, способ 240 переходит на этап 248 принятия решения, на котором определяется, является ли сигнал в канале связи чистым и превышает ли движение быстрой активации пороговое значение, затем при получении положительного ответа на этапе 250 состояние активного переключателя устанавливается равным каналу с максимальной интенсивностью. Способ 240 переходит на этап 252 принятия решения, на котором определяется наличие активного переключателя, затем при получении положительного ответа он завершается на этапе 256. При отсутствии активного переключателя способ 240 переходит на этап 254, на котором инициализируется установка переменной режима поиска СОСТОЯНИЕ_ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ равной значению ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_ПОИСК, а переменной МАКС_ОСНОВНОЕ_ПИК_ЗНАЧЕНИЕ - равной значению МАКС_КАНАЛЫ, до завершения работы на этапе 256.
В состоянии ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ решение не принимается до достижения пикового значения параметра МАКС_КАНАЛ. Обнаружение пикового значения происходит либо при изменении направления сигнал, либо при поддержании постоянного уровня (в определенных пределах) значений параметров МАКС_КАНАЛ и СУММАРНЫЙ_КАНАЛ в течение определенного интервала, например, 60 миллисекунд. После обнаружения пикового значения выполняется установка флага режима поиска. При выключенном режиме поиска используется способ, основанный на определении наклона переднего фронта сигнала. Если переключение с состояния АКТИВНОЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ на ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОРОГ произошло в течение порогового периода времени, например, 16 миллисекунд, а способ, использующий подавление шумов с помощью значения сигнатуры, обнаруживает событие срабатывания, то состояние меняется на ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ_АКТИВЕН, а способ переходит к модулю РАЗМЫКАНИЕ_ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ, в противном случае флаг режима поиска устанавливается в значение «истина». При использовании задержки активации вместо мгновенной активации переключателя состояние устанавливается в значение ЗАДЕРЖКА_ВЫПОЛНЕНИЯ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ, когда задержка используется в конце, если текущий индекс параметра МАКС_КАНАЛ не меняется, после чего происходит активация переключателя.
На Фиг. 20 представлен способ, использующий режим виртуальной кнопки в зависимости от состояния ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОИСК, в соответствии с одним вариантом осуществления. Способ 260 начинается на этапе 262, на котором происходит обработка состояния ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ_ПОИСК, и переходит на этап 264 принятия решения, на котором определяется, опустилось ли значение параметра МАКС_КАНАЛ ниже значения УРОВЕНЬ_ОТЖАТИЯ_ПОРОГ, затем при получении положительного ответа он устанавливает параметр МАКС_ОСНОВНОЕ_ПИК_ЗНАЧЕНИЕ равным значению MIN (МАКС_ПИК_ОСНОВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ, МАКС_КАНАЛ) на этапе 272. Если значение параметра МАКС_КАНАЛ опускается ниже значения УРОВЕНЬ_ОТЖАТИЯ_ПОРОГ, то способ 260 переходит на этап 266 для использования первого канала, чтобы запустить режим поиска для проверки, должно ли событие запустить активацию кнопки. Данная проверка основана на определении того, является ли первый канал единственным и идет ли по нему чистый сигнал. При получении положительного ответа способ 260 устанавливает на этапе 270 состояние активного переключателя равным каналу с максимальной интенсивностью, до завершения работы на этапе 282. При отсутствии единственного канала или при наличии помех в сигнале, передаваемом по данному каналу, способ 260 переходит на этап 268, на котором происходит игнорирование и определение нежелательного включения, а также установка значения параметра СОСТОЯНИЕ_ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ в состояние ОТСУТСТВИЕ_ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ до завершения работы на этапе 282.
После этапа 272 способ 260 переходит на этап 274 принятия решения, на котором определяется, был ли выбран канал (имело ли место указание или «клик»). Данное решение может быть принято на основании сравнения значения параметра МАКС_КАНАЛ с суммой значения МАКС_ПИК_ОСНОВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ и величины изменения. При выборе канала способ 260 переходит на этап 276 принятия решения, на котором определяется, является ли сигнал постоянным и чистым, затем при получении положительного ответа на этапе 280 состояние активного переключателя устанавливается равным максимальному каналу до завершения работы на этапе 282. Если канал не был выбран, способ 260 переходит на этап 278 принятия решения, на котором определяется, является ли сигнал длинным, постоянным и чистым, затем при получении положительного ответа он переходит на этап 280, на котором значение активного переключателя устанавливается равным максимальному каналу до завершения работы на этапе 282.
В соответствии с другим вариантом осуществления блок 20 бесконтактных переключателей может включать в себя режим виртуальной кнопки. В соответствии с данным вариантом осуществления на Фиг. 21-27 показан блок бесконтактных переключателей с режимом виртуальной кнопки и способ активации бесконтактного переключателя с помощью режима виртуальной кнопки. Блок бесконтактных переключателей может включать в себя один или несколько бесконтактных переключателей, каждый из которых создает сенсорное поле активации, и контур управления для управления полем активации каждого бесконтактного переключателя для обнаружения активации. Контур управления отслеживает сигналы, соответствующие полям активации, определяет первую стабильную амплитуду сигнала в течение некоторого периода времени, определяет последующую вторую стабильную амплитуду сигнала в течение некоторого периода времени и генерирует выходной сигнал активации, когда вторая стабильная амплитуда сигнала больше первой стабильной амплитуды сигнала на определенную величину. Способ может быть использован блоком бесконтактных переключателей и включает в себя этап генерирования поля активации, соответствующего одному или нескольким бесконтактным датчикам, и этап отслеживания сигнала, соответствующего каждому полю активации. Способ также включает в себя этап определения первой амплитуды, когда сигнал является стабильным в течение минимального периода времени, и этап определения второй амплитуды, когда сигнал является стабильным в течение минимального периода времени. Способ также включает в себя этап генерирования выходного сигнала активации, когда вторая амплитуда больше первой амплитуды на определенную величину. Таким образом, режим виртуальной кнопки используется для бесконтактного переключателя, который предотвращает или снижает вероятность случайной или ошибочной активации, которая может быть вызвана поиском нескольких кнопок бесконтактного переключателя с помощью пальца и изменением направления движения пальца или наличием перчатки на пальцах.
постоянный
осн
осн
вк
вк
осн
вк
постоянный
вк
осн
На Фиг. 21 изображен поиск и активация бесконтактного переключателя для одного из каналов связи (сигнал 50) во время скольжения пальца пользователя через соответствующий переключатель, перехода в режим поиска и активации переключателя в режиме виртуальной кнопки. Следует понимать, что палец пользователя может искать несколько емкостных переключателей, как показано на Фиг. 10-12, в результате чего при перемещении пальца через поле активации каждого канала генерируются сигналы каждого соответствующего канала связи. Несколько каналов связи могут быть обработаны одновременно, при этом для определения активации соответствующего бесконтактного переключателя может быть обработан канал связи с максимальной интенсивностью. В соответствии с изображенными примерами графики изменения сигнала с Фиг. 21-25 изображают отдельные каналы связи, соответствующие отдельным переключателям, однако может быть предусмотрена возможность обработки нескольких каналов связи. На Фиг. 21 изображен сигнал 50, соответствующий одному из каналов связи, который увеличивается до порогового значения уровня 320 активности в точке 300, в которой сигнал переходит в режим поиска. После этого сигнал 50 продолжает увеличиваться и достигает в точке 302 первой постоянной амплитуды, при которой сигнал является стабильным в течение минимального периода времени (Т). В точке 302 сигнал 50 входит в режим виртуальной кнопки и устанавливает первое основное значение С, которое представляет собой изменение количества импульсов сигнала в точке 302. В данной точке режим виртуальной кнопки устанавливает увеличенное пороговое значение включения в виде функции зависимости от основного значения С, умноженного на константу K. Пороговое значение обнаружения активации может быть представлено в следующем виде: (1+K)×С, где K - положительная константа. Режим виртуальной кнопки продолжает отслеживать сигнал 50 для определения момента достижения второй постоянной амплитуды в течение минимального периода Т, что происходит в точке 304. В данной точке 304 режим виртуальной кнопки сравнивает вторую стабильную амплитуду с первой стабильной амплитудой и определяет, превышает ли вторая амплитуда первую амплитуду на определенную величину, равную K×С. Если вторая амплитуда больше первой амплитуды на определенную величину, то после этого генерируется выходной сигнал активации для бесконтактного переключателя.
постоянный
осн
осн
вк
осн
В соответствии с данным вариантом осуществления стабильная амплитуда сигнала должна поддерживаться на одном уровне в канале связи в течение минимального периода времени Т до перехода в режим виртуальной кнопки или обнаружения активации переключателя. Значение, полученное с помощью датчика при входе в режим виртуальной кнопки, записывается в виде С. Способ отслеживает момент, когда до истечения времени ожидания будет повторно обнаружена стабильная амплитуда сигнала. При повторном достижении стабильной амплитуды сигнала до истечения времени ожидания и превышении необходимого процентного соотношения для изменения количества импульсов, например, 12,5 процентов от ранее записанного С, то принимается решение о выполнении активации. В соответствии с одним вариантом осуществления увеличение количества импульсов сигнала, обозначаемое в виде K×С, превышает 10 процентов.
вк
осн
вк
постоянный
постоянный
В соответствии с одним вариантом осуществления множитель K представляет собой фактор, равный по крайней мере 0,1 или 10 процентам от С. В соответствии с другим вариантом осуществления множитель K устанавливается примерно равным 0,125, что эквивалентно 12,5 процентам. В соответствии с одним вариантом осуществления период стабильного уверенного нажатия Т может превышать 50 миллисекунд. В соответствии с другим вариантом осуществления период стабильного нажатия Т может быть установлен в диапазоне от 50 до 100 миллисекунд. Стабильная амплитуда может быть обнаружена при сохранении амплитуды сигнала на достаточно постоянном уровне в пределах, соответствующих двойному расчетному значению помех в сигнале (в соответствии с одним вариантом осуществления), в пределах от 2,5 до 5,0 процентов от уровня сигнала (в соответствии с другим вариантом осуществления) или сумме двойного расчетного значения помехи в сигнале и 2,5-5,0 процентов от уровня сигнала (в соответствии с третьим вариантом осуществления).
постоянный
осн
постоянный
осн
вк
осн
На Фиг. 22 показан сигнал 50 для канала связи, соответствующего бесконтактному переключателю, который переходит в точке 300 в режим поиска, а затем устанавливается на уровне первой стабильной амплитуды, когда стабильная амплитуда сигнала остается в точке 302 в течение минимального периода времени Т, после чего выполняется переход в режим виртуальной кнопки. В данной точке определятся значение С. Затем уровень сигнала 50 опускается и поднимается до уровня второй амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 306. Однако в данной ситуации в точке 306 уровень второй амплитуды не превышает основное значение С сигнала из точки 302 на определенную величину, равную K×С, в результате чего выходной сигнал активации для переключателя не генерируется.
постоянный
осн
постоянный
осн
вк
осн
осн
постоянный
вк
осн
На Фиг. 23 показан сигнал 50, соответствующий каналу связи, который переходит в режим поиска в точке 300, а затем устанавливается на уровне первой амплитуды в течение периода времени Тв точке 302, в которой выполняется переход в режим виртуальной кнопки и определяется С. После этого уровень сигнала 50 продолжает увеличиваться до уровня второй амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 308. Однако в точке 308 уровень второй амплитуды не превышает основное значение С сигнала из точки 302 на определенную величину, равную K×С, в результате чего блок бесконтактных переключателей не подает выходной сигнал переключателя. Однако в точке 308 генерируется новое обновленное основное значение С, которое используется для определения разности при сравнении со следующей постоянной амплитудой. Сигнал 50 опускается и поднимается до уровня третьей амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 310. Уровень третьей амплитуды превышает уровень второй амплитуды на величину, превышающую произведение K×С, в результате чего генерируется выходной сигнал активации переключателя.
постоянный
осн
постоянный
вк
осн
осн
постоянный
вк
осн
На Фиг. 24 представлен другой пример сигнала 50, который переходит в режим поиска в точке 300 и продолжает увеличиваться до уровня первой амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 302, после чего происходит переход в режим виртуальной кнопки и определение С. После этого сигнал 50 опускается до уровня второй амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 312. В точке 312 уровень второй амплитуды не превышает уровень первой амплитуды на определенную величину, равную K×С, в результате чего сигнал не генерируется. Однако обновленное основное значение С генерируется в точке 312. После этого сигнал 50 продолжает увеличиваться до уровня третьей амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 310. Уровень третьей амплитуды превышает уровень второй амплитуды на определенную величину, равную K×С, в результате чего генерируется сигнал срабатывания или активации переключателя.
постоянный
осн
постоянный
сброс
осн
постоянный
осн
На Фиг. 25 представлен другой пример сигнала 50 для канала связи, который переходит в режим поиска в точке 300 и продолжает увеличиваться до уровня первой амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Тв точке 302, после чего происходит переход в режим виртуальной кнопки и определение С. Затем сигнал 50 продолжает увеличиваться до уровня второй амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 308. Уровень второй амплитуды не превышает уровень первой амплитуды на определенную величину, в результате чего в данной точке сигнал срабатывания переключателя не генерируется. После этого сигнал 50 опускается до точки 314, во время данного снижения истекает время ожидания таймера сброса с момента получения последнего значения стабильной амплитуды (Т). По истечении времени ожидания таймера сброса в точке 314 происходит выход из режима виртуальной кнопки и вход в режим поиска (сразу после выхода из режима виртуальной кнопки). Когда это происходит, ранее определенное значение С перестает быть актуальным. После этого сигнал 50 увеличивается до уровня третьей амплитуды, на котором сигнал остается постоянным в течение минимального периода времени Т в точке 316. В данной точке уровень третьей амплитуды устанавливает обновленное значение С, которое используется для определения необходимости включения переключателя в будущем. Затем сигнал 50 опускается ниже порогового значения 320 активности, в результате чего происходит выход из режима виртуальной кнопки без выполнения активации.
На Фиг. 26 и 27 представлен способ активации бесконтактного переключателя с помощью режима виртуальной кнопки, используемого блоком бесконтактных переключателей. На Фиг. 26 способ 400 начинается на этапе 402 и переходит к сбору данных на этапе 404 от всех каналов связи, соответствующих всем бесконтактным переключателям. Способ 400 переходит на этап 406 принятия решения, на котором определяется, установлено ли состояние в значение АКТИВНЫЙ, затем при получении положительного ответа на этапе 414 выполняется проверка необходимости размыкания переключателей до завершения работы на этапе 416. Если состояние не установлено в значение АКТИВНЫЙ, способ 400 переходит на этап 408, на котором выполняется поиск максимального канала (СНТ). Затем после обнаружения канала с максимальной интенсивностью процедура 400 переходит на этап 410, на котором выполняется обработка значения канала (СНТ) с максимальной интенсивностью при помощи способа, основанного на режиме виртуальной кнопки, после чего работа завершается на этапе 416. Способ 410 обработки значения максимального канала с помощью способа, основанного на режиме виртуальной кнопки, изображен на Фиг. 27 и будет подробно описан ниже. Следует понимать, что способ 400 может включать в себя дополнительный этап 412, на котором выполняется обработка сигнала канала с максимальной интенсивностью на основании отслеживания нажатий для обнаружения пользователя, нажимающего на бесконтактный переключатель, и генерирования выходного сигнала активации.
постоянный
постоянный
сброс
сброс
Способ 410 обработки значения максимального канала, основанный на режиме виртуальной кнопки, показанный на Фиг. 27, начинается на этапе 420 и переходит на этап 422, на котором выполняется ввод значения максимального канала. Следовательно, для определения состояния режима виртуальной кнопки и активации переключателя выполняется обработка значений канала связи с максимальной интенсивностью, соответствующего одному из бесконтактных переключателей. На этапе 424 принятия решения способ 410 определяет, установлен ли переключатель в режим виртуальной кнопки, затем при получении положительного ответа он переходит на этап 426 принятия решения, на котором определяется, превышает ли значение канала связи активное пороговое значение. Если значение канала связи меньше активного порогового значения, способ 410 переходит на этап 428 для установки состояния в состояние НЕТ и возвращается в начало. Если значение канала связи равно или больше активного порогового значения, способ 410 переходит на этап 430 принятия решения, на котором определяется, была ли первая амплитуда сигнала непостоянной в течение периода времени, превышающего период стабильного нажатия Т. Если значение канала связи стабильного сигнала с первой амплитудой остается постоянным в течение периода времени, превышающего значение Т, способ 410 переходит на этап 432 принятия решения, на котором определяется, находится ли канал связи на стабильном уровне в течение периода времени, превышающего время ожидания сброса Т, затем при получении отрицательного ответа он возвращается на этап 422. Если значение канала связи остается стабильным в течение периода времени, меньшего по сравнению с временем ожидания сброса Т, способ 410 переходит к установке состояния в режим поиска и завершается на этапе 460.
постоянный
осн
вк
осн
осн
вк
осн
осн
Возвращаясь к этапу 430 принятия решения, если канал связи является стабильным в течение периода времени, превышающего период стабильного нажатия Т, способ 410 переходит на этап 436 принятия решения, на котором определяется, превышает ли сигнал Ch(t) значение С на определенную величину, равную K×С, затем при получении положительного ответа переключатель устанавливается в активное состояние, в результате чего генерируется выходной сигнал активации до завершения работы на этапе 460. Если значение сигнала не превышает С на определенную величину, равную K×С, способ 410 переходит к установке на этапе 440 нового значения С при текущем уровне амплитуды постоянного сигнала до завершения работы на этапе 460.
постоянный
постоянный
осн
Если на этапе 424 принятия решения состояние переключателя не было установлено в режим виртуальной кнопки, способ 410 переходит на этап 442 принятия решения, на котором определяется, установлено ли состояние поиска, затем при получении положительного ответа он переходит на этап 444 принятия решения, на котором определяется, превышает ли сигнал активное пороговое значение, а при получении отрицательного ответа происходит установка состояния в значение НЕТ и завершение работы на этапе 460. Если сигнал превышает активное пороговое значение, способ 410 переходит на этап 448 принятия решения, на котором определяется, превышает ли период времени, в течение которого амплитуда сигнала остается постоянной, минимальный период времени Т, затем при получении отрицательного значения он завершается на этапе 460. Если сигнал сохраняет постоянную амплитуду в течение периода времени, превышающего минимальный период времени Т, способ 410 переходит на этап 450, на котором выполняется установка состояния переключателя в режим виртуальной кнопки и определение нового значения С для канала связи, до завершения работы на этапе 460.
Если на этапе 442 принятия решения было определено, что состояние переключателя не установлено в режим поиска, способ 410 переходит на этап 452 принятия решения, на котором определяется, превышает ли значение сигнала активное пороговое значение, затем при получении отрицательного значения способ завершается на этапе 460. Если сигнал превышает активное пороговое значение, способ 410 переходит на этап 454 принятия решения, на котором состояние устанавливается в режим поиска до завершения работы на этапе 460.
Соответственно блок бесконтактных переключателей, реализующий способ 410, основанный на режиме виртуальной кнопки, предпочтительно обеспечивает усовершенствованный метод активации переключателя в режиме виртуальной кнопки и улучшенный алгоритм отклонения активации, когда она не подразумевается. Преимуществом способа 410 является возможность обнаруживать активацию переключателя и игнорировать случаи нежелательной активации, которые могут возникать при поиске сенсорной панели на блоке переключателя пальцем и изменении направления перемещения пальца, или при наличии перчатки на пальце пользователя. Усовершенствованный способ обнаружения активации позволяет повысить качество работы блока бесконтактного переключателя.
Соответственно данная процедура обнаружения обеспечивает более точное определение активации бесконтактных переключателей. Процедура упрощает поиск сенсорной панели бесконтактного переключателя пользователем, что может быть особенно полезным в автомобиле в ситуациях, когда отвлекать водителя крайней нежелательно.
Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности настоящего изобретения и что сущность изобретения определена следующей формулой изобретения, если явно не указано иное.