УЗЕЛ БЕСКОНТАКТНЫХ ДАТЧИКОВ И УЗЕЛ БЕСКОНТАКТНЫХ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕЙ
CONTACTLESS SENSORS UNIT AND CONTACTLESS SWITCHES ASSEMBLY

Настоящее изобретение относится, в целом, к бесконтактным датчикам и, в частности, к бесконтактным датчикам, имеющим электрически связанные электроды, выполненные с возможностью обеспечивать улучшенное определение активации переключателя.
Автомобильные транспортные средства обычно оборудованы различными приводимыми в действие пользователем переключателями, такими как переключатели для управления устройствами, в том числе, электрическими стеклоподъемниками, фарами, стеклоочистителями, прозрачными или полупрозрачными люками в крыше, внутренним освещением, радиоприемными и информационно-развлекательными устройствами и различными другими устройствами. Как правило, этим типам переключателей необходимо приводиться в действие пользователем, для того чтобы вводить в действие или выводить из работы устройство или выполнять некоторый тип функции управления. Бесконтактные переключатели, такие как емкостные переключатели, применяют один или более бесконтактных датчиков, чтобы формировать поле активации обнаружения и обнаруживать изменения у поля активации, указывающие активацию переключателя пользователем, обычно пальцем пользователя в непосредственной близости или контакте с датчиком. Емкостные переключатели обычно могут обнаруживать активацию переключателя пользователем на основании сравнения поля активации обнаружения с пороговым значением.
Узлы переключателя часто применяют множество емкостных переключателей в непосредственной близости друг от друга и, как правило, требуют, чтобы пользователь выбирал одиночный требуемый емкостной переключатель для выполнения намеченной операции. В некоторых применениях, таких как использование в автомобиле, водитель транспортного средства обладает ограниченной способностью видеть переключатели вследствие отвлечения внимания водителя. В таких применениях, желательно предоставлять пользователю возможность нащупывать конкретную кнопку в узле переключателя, тем временем, избегая преждевременного определения активации переключателя. Таким образом, желательно различать, намеревается ли пользователь активировать переключатель или просто нащупывает определенную кнопку переключателя, тем временем сосредоточившись на более высокоприоритетной задаче, такой как вождение, или не имеет намерения активировать переключатель.
Отдельные емкостные переключатели имеют один или более емкостных датчиков, которые обычно включают в себя первый и второй электроды, каждый из которых имеет множество пальцеобразных выступов электрода. Пальцеобразные выступы электрода обычно являются встречно-гребенчатыми, то есть, распределенными друг между другом, и заряжены для образования емкостной связи. Емкостные датчики обычно расположены в пределах отдельных интерфейсных зон или площадок в местах, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Может быть желательно предусмотреть узел бесконтактных датчиков с улучшенной конфигурацией электродов, который предоставляет возможность для улучшенного выявления бесконтактного датчика и переключателя.
Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предусмотрен узел бесконтактных датчиков. Узел бесконтактных датчиков включает в себя первый бесконтактный датчик, формирующий первое поле активации и содержащий первый и второй электроды, имеющие первые пальцеобразные выступы, встречно-гребенчатые с вторыми пальцеобразными выступами. Узел бесконтактных переключателей также включает в себя второй бесконтактный датчик, формирующий второе поле активации и содержащий третьи и четвертые пальцеобразные выступы электрода, имеющие третьи пальцеобразные выступы, встречно-гребенчатые с четвертыми пальцеобразными выступами. Первый и второй электроды перемежаются с третьими и четвертыми электродами.
Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен узел бесконтактных переключателей. Узел бесконтактных переключателей включает в себя первый бесконтактный переключатель, имеющий первый бесконтактный датчик, формирующий первое поле активации и содержащий первый и второй электроды, имеющие первые пальцеобразные выступы, встречно-гребенчатые с вторыми пальцеобразными выступами. Узел бесконтактных переключателей также включает в себя второй бесконтактный переключатель, имеющий второй бесконтактный датчик, формирующий второе поле активации и содержащий третьи и четвертые пальцеобразные выступы электрода, имеющие третьи пальцеобразные выступы, встречно-гребенчатые с четвертыми пальцеобразными выступами. Первый и второй электроды перемежаются с третьими и четвертыми электродами.
Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создан узел бесконтактных датчиков, содержащий: первый бесконтактный датчик, формирующий первое поле активации и содержащий первый и второй электроды, имеющие первые пальцеобразные выступы, расположенные встречно-гребенчато со вторыми пальцеобразными выступами; и второй бесконтактный датчик, формирующий второе поле активации и содержащий третий и четвертый электроды, имеющие третьи пальцеобразные выступы, расположенные встречно-гребенчато с четвертыми пальцеобразными выступами, при этом первый и второй электроды перемежаются с третьим и четвертым электродами.
Предпочтительно, узел бесконтактных датчиков дополнительно содержит схему управления для обработки сигналов, связанных с первым и вторым полями активации, чтобы определять активацию одного из первого и второго бесконтактных датчиков, причем схема управления дополнительно определяет активацию бесконтактного переключателя на основе определяемой активации одного из первого и второго бесконтактных датчиков.
Предпочтительно, первый бесконтактный датчик расположен в первой интерфейсной зоне датчика, а второй бесконтактный датчик расположен во второй интерфейсной зоне датчика, при этом части первого и второго электродов перемежаются с частями третьего и четвертого электродов в переходной зоне между первой и второй интерфейсными зонами датчика.
Предпочтительно, первый и второй электроды перемежаются с третьим и четвертым электродами на расстоянии по меньшей мере 2,0 мм.
Предпочтительно, каждый из первого и второго бесконтактных датчиков содержит емкостные датчики, причем первые и вторые пальцеобразные выступы электрода связаны емкостной связью, чтобы формировать первое поле активации, а третьи и четвертые пальцеобразные выступы электрода связаны емкостной связью, чтобы формировать второе поле активации.
Предпочтительно, перемежающиеся части первого, второго, третьего и четвертого электродов являются скошенными.
Предпочтительно, первый и третий электроды имеют скошенные первые и третьи пальцеобразные выступы.
Предпочтительно, узел бесконтактных датчиков дополнительно содержит третий бесконтактный датчик, формирующий третье поле активации и содержащий пятые и шестые электроды, имеющие пятые пальцеобразные выступы, расположенные встречно-гребенчато с шестыми пальцеобразными выступами, при этом пятый и шестой электроды перемежаются с третьим и четвертым электродами.
Предпочтительно, узел бесконтактных датчиков дополнительно содержит бесконтактный датчик, содержащий дополнительную пару электродов, перемежающихся с первым и вторым электродами.
Предпочтительно, бесконтактный переключатель применяется на транспортном средстве.
Согласно второму объекту изобретения создан узел бесконтактных переключателей, содержащий: первый бесконтактный переключатель, содержащий первый бесконтактный датчик, формирующий первое поле активации и содержащий первый и второй электроды, имеющие первые пальцеобразные выступы, расположенные встречно-гребенчато со вторыми пальцеобразными выступами; и второй бесконтактный переключатель, содержащий второй бесконтактный датчик, формирующий второе поле активации и содержащий третьи и четвертые электроды, имеющие третьи пальцеобразные выступы, расположенные встречно-гребенчато с четвертыми пальцеобразными выступами, при этом первый и второй электроды перемежаются с третьим и четвертым электродами.
Предпочтительно, узел бесконтактных переключателей дополнительно содержит схему управления для обработки сигналов, связанных с первым и вторым полями активации, чтобы определять активацию одного из первого и второго бесконтактных переключателей.
Предпочтительно, первый бесконтактный датчик расположен в первой интерфейсной зоне, а второй бесконтактный датчик расположен во второй интерфейсной зоне, при этом части первого и второго электродов перемежаются с частями третьего и четвертого электродов в переходной зоне между первой и второй интерфейсными зонами датчика.
Предпочтительно, первый и второй электроды перемежаются с третьим и четвертым электродами на расстоянии по меньшей мере 2,0 мм.
Предпочтительно, каждый из первого и второго бесконтактных датчиков содержит емкостные датчики, причем первые и вторые пальцеобразные выступы электрода связаны емкостной связью, чтобы формировать первое поле активации, а третьи и четвертые пальцеобразные выступы электрода связаны емкостной связью, чтобы формировать второе поле активации.
Предпочтительно, перемежающиеся части первого, второго, третьего и четвертого электродов являются скошенными.
Предпочтительно, первый и второй электроды имеют скошенные первые и вторые пальцеобразные выступы.
Предпочтительно, узел бесконтактных переключателей дополнительно содержит третий бесконтактный переключатель, содержащий третий бесконтактный датчик, формирующий третье поле активации и содержащий пятый и шестой электроды, имеющие пятые пальцеобразные выступы, расположенные встречно-гребенчато с шестыми пальцеобразными выступами, при этом пятый и шестой электроды перемежаются с третьим и четвертым электродами.
Предпочтительно, узел бесконтактных переключателей дополнительно содержит дополнительный бесконтактный датчик, содержащий дополнительную пару электродов, перемежающихся с первым и вторым электродами.
Предпочтительно, бесконтактный переключатель применяется на транспортном средстве.
Эти и другие аспекты, задачи и признаки изобретения будут поняты и приняты во внимание специалистами в данной области техники по изучению нижеследующего описания изобретения, формулы изобретения и прилагаемых чертежей, на которых:
фиг. 1 - вид в перспективе пассажирского отделения автомобильного транспортного средства, имеющего консоль над ветровым стеклом, использующую узел бесконтактных переключателей согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 2 - увеличенный вид консоли над ветровым стеклом и узла бесконтактных переключателей, показанного на фиг. 1;
фиг. 3 - увеличенный вид в поперечном разрезе по линии III-III с фиг. 2, показывающий массив бесконтактных переключателей относительно пальца пользователя;
фиг. 4 – упрощенная принципиальная схема емкостного датчика, который может быть применен в каждом из емкостных переключателей, показанных на фиг. 3;
фиг. 5 - структурная схема, иллюстрирующая узел бесконтактного переключателя, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 6 - график, иллюстрирующий счет сигнала для одного канала, связанного с емкостным датчиком, показывающий профиль движения активации;
фиг. 7 - график, иллюстрирующий счет сигнала для двух каналов, связанных с емкостными датчиками, показывающий профиль скользящего движения нащупывания/поиска;
фиг. 8 - график, иллюстрирующий счет сигнала для канала прохождения сигнала, связанного с емкостными датчиками, показывающий профиль медленного движения активации;
фиг. 9 - график, иллюстрирующий счет сигнала для двух каналов, связанных с емкостными датчиками, показывающий профиль быстро скользящего движения нащупывания/поиска;
фиг. 10 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания/поиска, иллюстрирующий активацию стабильным нажатием на пике, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 11 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания/поиска, иллюстрирующий активацию стабильным нажатием на падении сигнала ниже пика, согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
фиг. 12 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания/поиска, иллюстрирующий повышенное стабильное нажатие на площадке для активации переключателя, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 13 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов прохождения сигнала, связанных с тремя емкостными датчиками, в режиме нащупывания и выбора площадки на основании повышенного стабильного нажатия согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 14 - граф состояний, иллюстрирующий пять состояний узла емкостного переключателя, реализуемых конечным автоматом, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 15 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для выполнения способа активации переключателя узла переключателей, согласно одному из вариантов осуществления изобретения;
фиг. 16 – блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая обработку активации переключателя и отпускания переключателя;
фиг. 17 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая логику для переключения между неопределенным и активным состояниями переключателя;
фиг. 18 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая логику для переключения из активного состояния переключателя в неопределенное состояние переключателя или пороговое состояние переключателя;
фиг. 19 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для переключения между пороговым состоянием переключателя и состоянием поиска переключателя;
фиг. 20 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ виртуальной кнопки, реализующий состояние поиска переключателя;
фиг. 21 - график, иллюстрирующий счет сигнала для канала, связанного с емкостным датчиком, имеющим режим нащупывания и режим виртуальной кнопки для активации переключателя, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения;
фиг. 22 - график, иллюстрирующий счет сигнала для режима виртуальной кнопки, в котором активация не инициирована;
фиг. 23 - график, иллюстрирующий счет сигнала для емкостного датчика в режиме нащупывания, дополнительно иллюстрирующий, когда активируется переключатель, согласно варианту осуществления изобретения с фиг. 21;
фиг. 24 - график, иллюстрирующий счет сигнала для емкостного датчика, дополнительно иллюстрирующий, когда инициируются активации, согласно варианту осуществления с фиг. 21;
фиг. 25 - график, иллюстрирующий счет сигнала для емкостного датчика, дополнительно иллюстрирующий таймаут для выхода из режима виртуальной кнопки и повторного входа в режим виртуальной кнопки, согласно варианту осуществления изобретения с фиг. 21;
фиг. 26 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для обработки канала прохождения сигнала с режимом виртуальной кнопки, согласно варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 21;
фиг. 27 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая режим виртуальной кнопки для обработки канала прохождения сигнала, согласно варианту осуществления с фиг. 21;
фиг. 28 - увеличенный вид в поперечном разрезе, взятый через массив бесконтактных датчиков, относительно пальца пользователя согласно еще одному варианту осуществления изобретения;
фиг. 29A - вид сверху массива бесконтактных датчиков, показанных на фиг. 28, иллюстрирующий перемежающиеся электроды, согласно первому варианту осуществления изобретения;
фиг. 29B - график, иллюстрирующий счет сигнала для бесконтактных датчиков, показанных на фиг. 29A, согласно одному из примеров;
фиг. 30A - вид сверху массива бесконтактных датчиков, имеющих множество перемежающихся емкостных электродов, согласно второму варианту осуществления изобретения;
фиг. 30B - график, иллюстрирующий счет сигнала для бесконтактных датчиков, показанных на фиг. 30A, согласно одному из примеров;
фиг. 31A - вид сверху массива бесконтактных датчиков, имеющих перемежающиеся электроды, согласно третьему варианту осуществления изобретения;
фиг. 31B - график, иллюстрирующий счет сигнала для компоновки датчиков, показанных на фиг. 31A, согласно одному из примеров;
фиг. 32A - вид сверху массива бесконтактных датчиков, имеющих перемежающиеся электроды, согласно четвертому варианту осуществления изобретения;
фиг. 32B - график, иллюстрирующий счет сигнала для бесконтактных датчиков по фиг. 32A, согласно одному из примеров;
фиг. 33A - вид сверху массива бесконтактных датчиков, применяющих перемежающиеся электроды, согласно пятому варианту осуществления изобретения; и
фиг. 33B - график, иллюстрирующий счет сигнала для бесконтактных датчиков, показанных на фиг. 33A, согласно одному из примеров.
Как требуется, в материалах настоящей заявки раскрыты подробные варианты осуществления настоящего изобретения; однако, должно быть понятно, что раскрытые варианты осуществления являются лишь примером изобретения, которое может быть воплощено в различных и альтернативных формах. Чертежи не обязательны для подробного проектирования; некоторые схематические изображения могут быть преувеличены или преуменьшены, чтобы показать общее представление функции. Поэтому, конкретные конструктивные и функциональные детали, раскрытые в материалах настоящей заявки, должны интерпретироваться не в качестве ограничивающих, а только в качестве представляющих основу для обучения специалиста в данной области техники по-разному использовать настоящее изобретение.
На фиг. 1 и 2, в целом, проиллюстрирована внутренняя часть автомобильного транспортного средства 10, имеющего пассажирское отделение и узел 20 переключателей, применяющий множество бесконтактных переключателей 22, имеющих отслеживание и определение активации переключателя согласно одному из вариантов осуществления. Транспортное средство 10, как правило, включает в себя консоль 12 над ветровым стеклом, смонтированную на обивку потолка на нижней стороне крыши или потолка в верхней части пассажирского отделения транспортного средства, как правило, выше передней пассажирской посадочной зоны. Узел 20 переключателей имеет множество бесконтактных переключателей 22, скомпонованных вплотную друг к другу в консоли 12 над ветровым стеклом, согласно одному из вариантов осуществления. Различные бесконтактные переключатели 22 могут управлять любым из некоторого количества устройств и функций транспортного средства, таких как управление перемещением полупрозрачного или прозрачного люка 16 в крыше, управление перемещением шторки 18 люка в крыше, управление активацией одного или более осветительных устройств, таких как внутренние плафоны для освещения карты/чтения и потолочный плафон 30, и различными другими устройствами и функциями. Однако, следует понимать, что бесконтактные переключатели 22 могут быть расположены где угодно в транспортном средстве 10, например, на приборной панели, на других консолях, таких как центральная консоль, встроены в дисплей 14 с сенсорным экраном для радиоприемной или информационно-развлекательной системы, такой как дисплей навигационной и/или аудиосистемы, или расположены где угодно на борту транспортного средства 10 согласно различным применениям транспортного средства.

Бесконтактные переключатели 22 показаны и описаны в материалах настоящей заявки в качестве емкостных переключателей согласно одному из вариантов осуществления. Каждый бесконтактный переключатель 22 включает в себя по меньшей мере один бесконтактный датчик, который выдает поле активации обнаружения для обнаружения прикосновения или непосредственного приближения (например, в пределах одного миллиметра) пользователя к одному или более бесконтактных датчиков, таких как проводящее движение пальцем пользователя. Таким образом, поле активации обнаружения каждого бесконтактного переключателя 22 является емкостным полем в примерном варианте осуществления, и палец пользователя имеет удельную электропроводность и диэлектрические свойства, которые вызывают изменение или возмущение поля активации обнаружения, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Однако, специалистам в данной области техники также следует понимать, что могут использоваться дополнительные или альтернативные типы бесконтактных датчиков, такие как, но не в качестве ограничения, индуктивные датчики, оптические датчики, датчики температуры, резистивные датчики, и тому подобное, или их комбинация. Примерные бесконтактные датчики описаны в Руководстве по проектированию датчиков касания ATMEL Touch Sensors Design Guide, 10620 D-AT42-04/09 от 9 апреля 2009 года, весь источник таким образом включен в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
Каждый из бесконтактных переключателей 22, показанных на фиг. 1 и 2, обеспечивает управление компонентом или устройством транспортного средства или обеспечивает обозначенную функцию управления. Один или более из бесконтактных переключателей 22 могут быть выделены под управление перемещением полупрозрачного или прозрачного люка 16 в крыше, чтобы заставлять прозрачный люк 16 в крыше перемещаться в направлении открывания или закрывания, наклонять прозрачный люк в крыше или останавливать перемещение прозрачного люка в крыше на основании алгоритма управления. Один или более других бесконтактных переключателей 22 могут быть выделены под управление перемещением шторки 18 прозрачного люка в крыше между открытым и закрытым положениями. Каждый из прозрачного люка 16 в крыше и шторки 16 могут приводиться в действие электродвигателем в ответ на активацию соответствующего бесконтактного переключателя 22. Другие бесконтактные переключатели 22 могут быть выделены под управление другими устройствами, такое как включение внутреннего плафона для освещения карты/чтения, выключение плафона для освещения карты/чтения, включение или выключение потолочной лампы, отпирание багажника, открывание задней двери багажника или отмена действия дверного выключателя освещения. Дополнительные средства управления с помощью бесконтактных переключателей 22 могут включать в себя приведение в действие электрических стеклоподъемников дверей вверх и вниз. Различные другие средства управления транспортного средства могут управляться посредством бесконтактных переключателей 22, описанных в материалах настоящей заявки.
I
O
На фиг. 3 проиллюстрирована часть узла 20 бесконтактных переключателей, имеющего массив из трех, последовательно скомпонованных бесконтактных переключателей 22 в тесной связи друг с другом по отношению к пальцу 34 пользователя во время использования узла 20 переключателя. Каждый бесконтактный переключатель 22 включает в себя один или более бесконтактных датчиков 24 для формирования поля активации обнаружения. Согласно одному из вариантов осуществления, каждый из бесконтактных датчиков 24 может быть сформирован посредством печати проводящей печатной краской на верхней поверхности полимерной консоли 12 над ветровым стеклом. Один из примеров бесконтактного датчика 24 из печатной краски показан на фиг. 4, как правило, имеющий задающий электрод 26 и приемный электрод 28, каждый из которых имеет встречно-гребенчатые выступы для формирования емкостного поля 32. Следует понимать, что каждый из бесконтактных датчиков 24 может быть сформирован иным образом, например, посредством монтажа предварительно сформированного печатного проводника на подложку согласно другим вариантам осуществления. Задающий электрод 26 принимает задающие импульсы прямоугольной волны, прикладываемые под напряжением V. Приемный электрод 28 имеет вывод для формирования выходного напряжения V. Следует понимать, что электроды 26 и 28 могут быть скомпонованы в различных других конфигурациях и могут быть перемежающимися с другими электродами, связанными с датчиками 24, как описано в материалах настоящей заявки, для формирования емкостного поля в качестве поля 32 активации.
I
В варианте осуществления, показанном и описанном в материалах настоящей заявки, к задающему электроду 26 каждого бесконтактного датчика 24 прикладывается входной сигнал V напряжения в качестве импульсов прямоугольной волны, имеющих цикл импульса заряда, достаточный для зарядки приемного электрода 28 до требуемого напряжения. Приемный электрод 28, в силу этого, служит в качестве измерительного электрода. В показанном варианте осуществления, смежные поля 32 активации обнаружения, формируемые смежными бесконтактными переключателями 22, перекрываются. Когда пользователь или оператор, например, палец 34 пользователя проникает в поле 32 активации, узел 20 бесконтактных переключателей обнаруживает возмущение, вызванное пальцем 34 в отношении поля 32 активации, и определяет, является ли возмущение достаточным для активации соответствующего бесконтактного переключателя 22. Возмущение поля 32 активации выявляется посредством обработки сигнала импульса заряда, связанного с соответствующим каналом прохождения сигнала. Когда палец 34 пользователя контактирует с двумя полями 24 активации в области между двумя смежными датчиками 24, узел 20 бесконтактных переключателей выявляет возмущение обоих подвергаемых контакту полей 32 активации через отдельные каналы прохождения сигнала. Каждый бесконтактный переключатель 22 имеет свой собственный выделенный канал прохождения сигнала, формирующий счеты импульсов заряда, который обрабатывается, как обсуждено в материалах настоящей заявки.

На фиг. 5 проиллюстрирован узел 20 бесконтактных переключателей согласно одному из вариантов осуществления. Показано множество бесконтактных датчиков 24, выдающих входные сигналы в контроллер 40, такой как микроконтроллер. Контроллер 40 может включать в себя схему управления, такую как микропроцессор 42 и память 48. Схема управления может включать в себя схему управления обнаружением, обрабатывающую поле активации каждого датчика 22 для обнаружения активации пользователем соответствующего переключателя посредством сравнения сигнала поля активации с одним или более пороговых значений в соответствии с одной или более процедур управления. Следует понимать, что другие аналоговые и/или цифровые схемы управления могут применяться для обработки каждого поля активации, определения активации пользователем и инициирования действия. Контроллер 40 может применять способ сбора данных QMatrix, имеющийся в распоряжении от ATMEL, согласно одному из вариантов осуществления. Способ сбора данных ATMEL может применять компилятор C/C++ и отладчик WinAVR на основном компьютере WINDOWS для упрощения разработки и испытания обслуживающей программы Hawkeye, которая предоставляет возможность отслеживания в реальном времени внутреннего состояния критических переменных в программном обеспечении, а также сбора журналов данных для последующей обработки.
Контроллер 40 выдает выходной сигнал в одно или более устройств, которые выполнены с возможностью выполнять специальные действия в ответ на правильную активацию бесконтактного переключателя. Например, одно или более устройств могут включать в себя прозрачный люк 16 в крыше, имеющий электродвигатель для перемещения панели прозрачного люка в крыше между открытым и закрытым, и наклонным положениями, шторку 18 прозрачного люка в крыше, которая перемещается между открытым и закрытым положениями, и осветительные устройства 30, которые могут включаться и выключаться. Могут управляться другие устройства, такие как радиоприемник, для выполнения функций включения и выключения, регулирования уровня громкости, поиска каналов трансляции, и другие типы устройств для выполнения других специальных функций. Один из бесконтактных переключателей 22 может быть выделен для побуждения прозрачного люка в крыше закрываться, еще один бесконтактный переключатель 22 может быть выделен для побуждения прозрачного люка в крыше открываться, и дополнительный переключатель 22 может быть выделен для приведения прозрачного люка в крыше в наклонное положение, все из которых побуждали бы электродвигатель перемещать прозрачный люк в крыше в требуемое положение. Шторка 18 прозрачного люка в крыше может открываться в ответ на один бесконтактный переключатель 22 и может закрываться в ответ на другой бесконтактный переключатель 22.
O
O
I
Дополнительно показан контроллер 40, имеющий аналого-цифровое (A/D) сравнивающее устройство 44, присоединенное к микропроцессору 42. Сравнивающее устройство 44 A/D принимает выходной сигнал V напряжения с каждого из бесконтактных датчиков 22, преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал и выдает цифровой сигнал в микропроцессор 42. Дополнительно, контроллер 40 включает в себя счетчик 46 импульсов, присоединенный к микропроцессору 42. Счетчик 46 импульсов подсчитывает импульсы сигнала заряда, которые прикладываются к каждому задающему электроду каждого бесконтактного датчика, выполняет подсчет импульсов, необходимых для зарядки конденсатора до тех пор, пока выходной сигнал V напряжения не достигает заданного напряжения, и выдает счет в микропроцессор 42. Счет импульсов является указывающим изменение емкости соответствующего емкостного датчика. Контроллер 40 дополнительно показан поддерживающим связь с задающим буфером 15 с широтно-импульсной модуляцией. Контроллер 40 выдает сигнал с широтно-импульсной модуляцией в задающий буфер 15 с широтно-импульсной модуляцией для формирования последовательности V импульсов прямоугольной волны, которая прикладывается к каждому задающему электроду каждого бесконтактного датчика/переключателя 22. Контроллер 40 обрабатывает процедуру 100 управления, хранимую в памяти, для отслеживания и принятия решения в отношении активации одного из бесконтактных переключателей.
На фиг. 6-13, изменение счетов импульсов заряда датчика, показанное в виде дельты счета датчика (ΔSensorCount) для множества каналов прохождения сигала, связанных с множеством бесконтактных переключателей 22, таких как три переключателя 22, показанные на фиг. 3, проиллюстрировано согласно различным примерам. Изменение счета импульсов заряда датчика является разностью между инициализированным опорным значением счета без какого бы то ни было пальца или другого объекта, присутствующего в поле активации, и соответствующим показанием датчика. В этих примерах, палец пользователя проникает в поля 32 активации, связанные с каждым из трех бесконтактных переключателей 22, как правило, одно поле активации обнаружения за раз с перекрытием в области между смежными датчиками 24, по мере того, как палец пользователя перемещается через массив переключателей. Канал 1 - изменение (Δ) счета импульсов заряда датчика, связанное с первым емкостным датчиком 24, канал 2 - изменение счета импульсов заряда датчика, связанное с смежным вторым емкостным датчиком 24, а канал 3 - изменение счета импульсов заряда датчика, связанное с третьим емкостным датчиком 24, прилегающим к второму емкостному датчику. В раскрытом варианте осуществления, бесконтактные датчики 24 являются емкостными датчиками. Когда палец пользователя находится в контакте с или в непосредственной близости от датчика 24, палец изменяет емкость, измеряемую соответствующим датчиком 24. Емкость находится параллельно с паразитной емкостью незатронутой площадки датчика и, по существу, измеряется в качестве смещения. Наведенная пользователем или оператором емкость пропорциональна диэлектрической постоянной пальца или другой части тела пользователя, поверхности, подвергающейся воздействию емкостной площадки, и обратно пропорциональна расстоянию от конечности (например, пальца) пользователя до кнопки переключателя. Согласно одному из вариантов осуществления, каждый датчик возбуждается последовательностью импульсов напряжения с помощью электроники широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM) до тех пор, пока датчик на заряжается до установленного потенциала напряжения. Такой способ сбора данных заряжает приемный электрод 28 до известного потенциала напряжения. Цикл повторяется до тех пор, пока напряжение на измерительном конденсаторе не достигает заданного напряжения. Размещение пальца пользователя на поверхности касания переключателя 24 привносит внешнюю емкость, которая повышает величину заряда, передаваемого в каждом цикле, тем самым, уменьшая общее количество циклов, требуемых, чтобы измерительная емкость достигала заданного напряжения. Палец пользователя заставляет изменение счета импульсов заряда датчика возрастать, поскольку это значение основано на инициализированном опорном счете минус показание датчика.
Узел 20 бесконтактных переключателей способен распознавать движение руки пользователя, когда рука, в частности, палец, находится в непосредственной близости от бесконтактных переключателей 22, чтобы различать, состоит ли намерение пользователя в том, чтобы активировать переключатель 22, нащупать конкретную кнопку переключателя, тем временем сосредоточившись на более высокоприоритетных задачах, таких как вождение, или является результатом несвязанной задачи, такой как настройка зеркала заднего вида, которая ничего не должна делать с приведением в действие бесконтактного переключателя 22. Узел 20 бесконтактных переключателей может действовать в режиме нащупывания или поиска, который дает пользователю возможность нащупывать кнопочные панели или кнопки, проводя или скользя пальцем в непосредственной близости от переключателей, не инициируя активацию переключателя до тех пор, пока не определено намерение пользователя. Узел 20 бесконтактных переключателей отслеживает амплитуду сигнала, формируемого в ответ на поле активации, определяет дифференциальное изменение формируемого сигнала и формирует выходной сигнал активации, когда дифференциальный сигнал превышает пороговое значение. Как результат, предоставлена возможность нащупывания узла 20 бесконтактных переключателей, так чтобы пользователи были вольны нащупывать площадку интерфейса с переключателями своими пальцами без непреднамеренного инициирования события, время отклика интерфейса было быстрым, активация происходила, когда палец контактирует с панелью поверхности, и непреднамеренная активация переключателя была предотвращена или уменьшена.
th
ac
active2threshold
th
ac
directpush
active2threshold
directpush
Как показано на фиг. 6, по мере того, как палец 34 пользователя приближается к переключателю 22, связанному с каналом 1 прохождения сигнала, палец 34 проникает в поле 32 активации, связанное с датчиком 24, что вызывает возмущение емкости, тем самым, давая в результате увеличение счета датчика, как показано сигналом 50A, имеющим типичный профиль движения активации. Способ крутизны входного уклона может использоваться для определения, намеревается ли оператор нажать кнопку или нащупать интерфейс, на основании крутизны входного уклона в сигнале 50A у сигнала канала 1, возрастающего от точки 52, где сигнал 50A пересекает счет активного уровня (LVL_ACTIVE), вплоть до точки 54, где сигнал 50A пересекает счет порогового уровня (LVL_THRESHOLD), согласно одному из вариантов осуществления. Крутизна входного уклона является дифференциальным изменением формируемого сигнала между точками 52 и 54, которое происходило в течение периода времени между моментами t и t времени. Так как пороговый уровень - активный уровень числителя как правило может изменяться только в то время как обнаружено наличие перчатки, но, иначе, является постоянным значением, крутизна может рассчитываться просто в качестве времени, истекшего до перехода с активного уровня на пороговый уровень, указываемого как t, которое является разностью между моментами t и t времени. Непосредственное нажатие на площадку переключателя может происходить в периоде времени, указываемом как t, в диапазоне от приблизительно 40 до 60 миллисекунд. Если время t является меньшим или равным времени t непосредственного нажатия, то определяется, что должна происходить активация переключателя. Иначе, переключатель определяется находящимся в режиме нащупывания.
ac
pk
active2peak
active2peak
direct_push_pk
active2peak
direct_push_pk
Согласно еще одному варианту осуществления, крутизна входного уклона может вычисляться в качестве разницы по времени от момента t времени в точке 52 до момента t времени для достижения пикового значения счета в точке 56, указываемой как время t. Время t может сравниваться с пиком непосредственного нажатия, указываемым как t, которое может иметь значение 100 миллисекунд согласно одному из вариантов осуществления. Если время t меньше или равно t, то определяется, что должна происходить активация. Иначе, узел переключателя действует в режиме нащупывания.
active2threshold
active2peak
direct_push
direct_push_pk
active2peak
direct_push
active2threshold
direct_push
В примере, показанном на фиг. 6, сигнал канала 1 показан возрастающим по мере того, как возмущение емкости возрастает, быстро нарастая от точки 52 до пикового значения в точке 56. Узел 20 бесконтактных переключателей определяет крутизну входного уклона в качестве периода t или t времени, чтобы сигнал возрастал от точки 52 первого порогового значения до одного из второго порогового значения в точке 54 или пикового порогового значения в точке 56. Изменение крутизны или дифференциальное изменение формируемого сигнала затем используется для сравнения с пороговым значением t или t характерного непосредственного нажатия, чтобы определять активацию бесконтактного переключателя. Более точно, когда время t является меньшим, чем t, или t является меньшим, чем t, определяется активация переключателя. Иначе, узел переключателя остается в режиме нащупывания.
active2peak
direct_push
active2threshold
active2peak
direct_push_pk
active2threshold
active2peak
На фиг. 7 проиллюстрирован один из примеров движения скольжения/нащупывания через два переключателя по мере того, как палец проходит или скользит через поле активации двух смежных бесконтактных датчиков, показанных в качестве канала 1 прохождения сигнала, помеченного 50A, и канала 2 прохождения сигнала, помеченного 50B. По мере того, как палец пользователя приближается к первому переключателю, палец проникает в поле активации, связанное с датчиком первого переключателя, заставляя изменение счета датчика в сигнале 50A возрастать с более медленной скоростью, так что определяется меньшее дифференциальное изменение формируемого сигнала. В этом примере, профиль канала 1 прохождения сигнала испытывает изменение времени t, которое не является меньшим или равным t, тем самым, давая в результате вхождение в режим поиска или нащупывания. Так как t является указывающим медленное дифференциальное изменение формируемого сигнала, активация кнопки переключателя не инициируется, согласно одному из вариантов осуществления. Согласно еще одному варианту осуществления, так как время t не является меньшим или равным t, указывая медленное дифференциальное изменение формируемого сигнала, активация не инициируется, согласно еще одному варианту осуществления. Второй канал прохождения сигнала, помеченный 50B, показан в качестве подходящего к максимальному сигналу в переходной точке 58 и имеет нарастающее изменение Δ счета датчика с дифференциальным изменением сигнала, подобным таковому у сигнала 50A. Как результат, первый и второй каналы 50A и 50B отражают скользящее движение пальца через два емкостных датчика в режиме нащупывания, давая в результате отсутствие активации обоих переключателей. С использованием периода t или t времени, может приниматься решение активировать или не активировать бесконтактный переключатель, в то время как уровень его емкости достигает пика сигнала.
active2threshold
active2peak
active2threshold
direct_push
Для медленного движения непосредственного нажатия, такого как показанное на фиг. 8. дополнительная обработка может применяться, чтобы убеждаться, что активация не подразумевается. Как видно на фиг. 8, канал 1 прохождения сигнала, идентифицированный в качестве сигнала 50A, показан нарастающим медленнее в течение периода t или t времени, что давало бы в результате вхождение в режим нащупывания. Когда обнаружено такое состояние скольжения/нащупывания, с временем t, большим, чем t, если каналом, не имеющим состояния, был первый канал прохождения сигнала, входящий в режим нащупывания, и он по-прежнему является максимальным каналом (каналом с наивысшей интенсивностью), так как его емкость падает ниже порогового значения LVL_KEYUP (уровня отпускания кнопки) в точке 60, то инициируется активация переключателя.
tdirect_push_pk
Со ссылкой на фиг. 9, проиллюстрировано быстрое движение пальца пользователя через узел бесконтактных переключателей без активации переключателей. В этом примере, выявляется относительно большое дифференциальное изменение формируемого сигнала для каналов 1 и 2, показанных линиями 50A и 50B, соответственно. Узел переключателя применяет задержанный период времени, чтобы задерживать активацию решения до переходной точки 58, в которой второй канал 50B прохождения сигнала возрастает выше первого канала 50A прохождения сигнала. Временная задержка могла бы быть установлена равной пороговому значению  времени согласно одному из вариантов осуществления. Таким образом, посредством применения задержанного периода времени перед определением активации переключателя, очень быстрое нащупывание бесконтактных кнопочных панелей предотвращает непреднамеренную активацию переключателя. Привнесение временной задержки в реакцию может делать интерфейс менее чувствительным и может лучше срабатывать, когда движение пальца оператора является по существу равномерным.
Если предыдущее пороговое событие, которое не приводило к активации, было обнаружено в последнее время, режим нащупывания может начинаться автоматически согласно одному из вариантов осуществления. Как результат, как только непреднамеренная активация выявляется и отклоняется, большая осмотрительность может применяться в течение периода времени в режиме нащупывания.
Еще один способ предоставлять оператору возможность входить в режим нащупывания состоит в том, чтобы использовать одну или более надлежащим образом маркированных и/или снабженных текстом зон или площадок на поверхности панели переключателей, связанной со специальными бесконтактными переключателями, с функцией сигнализации узлу бесконтактных переключателей о намерении оператора нащупывать вслепую. Одна или более площадок ввода в действие нащупывания могут быть расположены в легком для доступа месте, маловероятном для порождения активности с другими каналами прохождения сигнала. Согласно еще одному варианту осуществления, может применяться немаркированная большая площадка ввода в действие нащупывания, окружающая весь интерфейс с переключателями. Такая площадка нащупывания вероятно встречалась бы первой, в то время как рука оператора скользит параллельно внутренней отделке на консоли над ветровым стеклом, отыскивая ориентир, с которого следует начинать слепое нащупывание узла бесконтактных переключателей.
Как только узел бесконтактного датчика определяет, является ли увеличение изменения счета датчика активацией или результатом движения нащупывания, узел продолжает определять, должно ли и каким образом должно движение нащупывания завершаться активацией бесконтактного переключателя. Согласно одному из вариантов осуществления, узел бесконтактных переключателей ищет стабильное нажатие на кнопке переключателя в течение по меньшей мере заданного времени. В одном из конкретных вариантов осуществления, заданное время является равным или большим, чем 50 миллисекунд, а предпочтительнее, имеет значение приблизительно 80 миллисекунд. Примеры работы узла переключателя с применением методологии стабильного времени проиллюстрированы на фиг. 10-13.
stable
stable
stable
На фиг. 10 проиллюстрировано нащупывание трех бесконтактных переключателей, соответствующих каналам 1-3 прохождения сигнала, помеченных как сигналы 50A-50C, соответственно, в то время как палец скользит параллельно первому и второму переключателям в режиме нащупывания, а затем, активирует третий переключатель, связанный с каналом 3 прохождения сигнала. По мере того, как палец нащупывает первый и второй переключатели, связанные с каналами 1 и 2, активация не определяется вследствие отсутствия стабильного сигнала на линиях 50A и 50B. Сигнал на линии 50A для канала 1 начинается в качестве максимального значения сигнала до тех пор, пока канал 2 на линии 50B не становится максимальным значением и, в заключение, канал 3 становится максимальным значением. Канал 3 прохождения сигнала показан имеющим стабильное изменение счета датчика возле пикового значения в течение достаточного периода t времени, такого как 80 миллисекунд, которого достаточно для инициирования активации соответствующего бесконтактного переключателя. Когда условие инициации порогового уровня было удовлетворено, и был достигнут пик, способ стабильного уровня активирует переключатель после того, как уровень на переключателе ограничен в узком диапазоне в течение по меньшей мере периода t времени. Это позволяет оператору нащупывать различные бесконтактные переключатели и активировать требуемый переключатель, как только он найден, поддерживая палец пользователя поблизости от переключателя в течение стабильного периода t времени.
stable
На фиг. 11 проиллюстрирован еще один вариант осуществления, в котором третий канал прохождения сигнала на линии 5°C имеет изменение счета сигнала, которое имеет стабильное состояние на падении сигнала. В этом примере, изменение счета датчика для третьего канала превышает пороговый уровень и имеет стабильное нажатие, обнаруживаемое в течение периода t времени, так что определяется активация третьего переключателя.
vb
vb
stable
Согласно еще одному варианту осуществления, узел бесконтактных переключателей может применять способ виртуальной кнопки, который ищет начальное пиковое значение изменения счета датчика, в то время как в режиме нащупывания, сопровождаемое дополнительным продолжительным увеличением изменения счета датчика, чтобы принимать решение активировать переключатель, как показано на фиг. 12 и 13. На фиг. 12, третий канал прохождения сигнала на линии 5°C нарастает вплоть до начального пикового значения, а затем, дополнительно возрастает на изменение счета C датчика. Это эквивалентно пальцу пользователя, мягко задевающему поверхность узла переключателя по мере того, как он скользит параллельно узлу переключателя, достигая требуемой кнопки, а затем, нажимающему на виртуальный механический переключатель, так что палец пользователя нажимает на контактную поверхность переключателя и повышает величину объема пальца, расположенного ближе к переключателю. Увеличение емкости вызывается увеличенной поверхности кончика пальца, в то время как он прижимается к поверхности площадки. Увеличенная емкость может происходить незамедлительно вслед за выявлением пикового значения, показанного на фиг. 12, или может происходить вслед за уменьшением изменения счета датчика, как показано на фиг. 13. Узел бесконтактных переключателей выявляет начальное пиковое значение, сопровождаемое дальнейшим увеличенным изменением счета датчика, указанным емкостью C на стабильном уровне или стабильным периодом t времени. Стабильный уровень обнаружения, в целом, означает отсутствие изменения значения счета датчика в отсутствие помех, или малое изменение значения счета датчика в отсутствие помех, которое может быть задано во время калибровки.
stable
stable
Следует понимать, что более короткий период t времени может приводить к случайным активациям, особенно сопровождающим изменение направления движения пальца на обратное, и что более длительный период t времени может приводить к менее чувствительному интерфейсу.
stable
Также следует понимать, что как способ стабильного значения, так и способ виртуальной кнопки могут быть действующими одновременно. При действии таким образом, t может быть смягчено, чтобы быть более продолжительным, таким как одна секунда, поскольку оператор всегда может приводить в действие кнопку с использованием способа виртуальной кнопки без ожидания таймаута стабильного нажатия.
Узел бесконтактных переключателей дополнительно может применять надежное подавление помех для предотвращения досадных непреднамеренных приведений в действие. Например, с консолью над ветровым стеклом, должны избегаться случайные открывание и закрывание прозрачного люка в крыше. Слишком сильное подавление помех может сводиться к отклонению преднамеренных активаций, которое должно избегаться. Один из подходов для подавления помех состоит в том, чтобы изучать, сообщают ли многочисленные смежные каналы одновременное инициирование событий и, если так, выбирая канал прохождения сигнала с наивысшим сигналом и активируя его, тем самым, игнорируя все другие каналы прохождения сигнала до отпускания выбранного канала прохождения сигнала.
Узел 20 бесконтактных переключателей может включать в себя способ подавления помех по регистрируемой характеристике, основанный на двух параметрах, а именно, параметре регистрируемой характеристики, который является отношением канала между наивысшей интенсивностью (максимальным каналом, max_channel) и общим накопленным уровнем (суммарным каналом, sum_channel), и параметре dac, который является количеством каналов, которые имеют значение по меньшей мере определенного соотношения максимального канала. В одном из вариантов осуществления, dac =0,5. Параметр регистрируемой характеристики может быть определен следующим уравнением:
Параметр dac может быть определен следующим уравнением:
В зависимости от dac, чтобы распознанная активация не была отклонена, канал должен быть в целом чистым, то есть, регистрируемая характеристика должна быть более высокой, чем заданное значение. В одном из вариантов осуществления, =0,4, а =0,67. Если dac является большим, чем 2, активация отклоняется согласно одному из вариантов осуществления.
Когда решение, следует ли активировать переключатель, принимается в фазе падения профиля, то, вместо max_channel и sum_channel, их пиковые значения peak_max_channel и peak_sum_channel могут использоваться для расчета регистрируемой характеристики. Регистрируемая характеристика может иметь следующее уравнение:
Может применяться режим поиска с пусковыми механизмами подавления помех. Когда выявленная активация отклонена вследствие грязной регистрируемой характеристики, способ поиска или нащупывания должен автоматически вводиться в действие. Таким образом, при нащупывании вслепую, пользователь может дотягиваться всеми вытянутыми пальцами, рассчитывая установить систему отсчета, с которой следует начинать поиск. Это может инициировать многочисленные каналы одновременно, тем самым, приводя к плохой регистрируемой характеристике.
Со ссылкой на фиг. 14, показан граф состояний для узла 20 бесконтактных переключателей в реализации конечного автомата согласно одному из вариантов осуществления. Показана реализация конечного автомата, имеющая пять состояний, в том числе, состояние 70 SW_NONE (неопределенное состояние переключателя), состояние 72 SW_ACTIVE (активное состояние переключателя), состояние 74 SW_THRESHOLD (пороговое состояние переключателя), состояние 76 SW_HUNTING (состояние поиска переключателя) и состояние 78 SWITCH_ACTIVATED (переключатель активирован). Состояние 70 SW_NONE является состоянием, в котором нет выявленной активности датчика. Состояние SW_ACTIVE является состоянием, в котором какая-то активность выявлена датчиком, но не достаточна для инициирования активации переключателя в тот момент времени. Состояние SW_THRESHOLD является состоянием, в котором активность в качестве определенной датчиком достаточно высока, чтобы служить основанием активации, поиска/нащупывания или случайного движения узла переключателя. Состояние 76 SW_HUNTING начинается, когда стереотип активности в качестве определенного узлом переключателя сопоставим с взаимодействием нащупывания/поиска. Состояние 78 SWITCH_ACTIVATED является состоянием, в котором была идентифицирована активация переключателя. В состоянии 78 SWITCH_ACTIVATED, кнопка переключателя будет оставаться активной, и никакой другой выбор не будет возможен до тех пор, пока соответствующий переключатель не отпущен.
Состояние узла 20 бесконтактных переключателей изменяется в зависимости от детектирования и обработки обнаруженных сигналов. Когда в состоянии 70 SW_NONE, узел 20 бесконтактных переключателей может продвигаться в состояние 72 SW_ACTIVE, когда какая-то активность выявлена одним или более датчиков. Если выявлена достаточная активность, чтобы служить основанием активации, поиска или случайного движения, система 20 может переходить непосредственно в состояние 74 SW_THRESHOLD. Когда в состоянии 74 SW_THRESHOLD, узел 20 бесконтактных переключателей может переходить в состояние 76 SW_HUNTING, когда выявлен стереотип, указывающий нащупывание, или может переходить непосредственно в состояние 78 активированного переключателя. Когда активация переключателя находится в состоянии SW_HUNTING, активация переключателя может выявляться для перехода в состояние 78 SWITCH_ACTIVATED. Если сигнал отклонен, и обнаружено непреднамеренное действие, узел 20 бесконтактных переключателей может возвращаться в состояние 70 SW_NONE.
На фиг. 15 показан основной способ 100 отслеживания и определения, когда следует формировать выходной сигнал активации устройством бесконтактного переключателя, согласно одному из вариантов осуществления. Способ 100 начинается на этапе 102 и переходит на этап 104 для выполнения начальной калибровки, которая может выполняться один раз. Калиброванные значения канала прохождения сигнала вычисляются из исходных канальных данных и калиброванных опорных значений посредством вычитания опорного значения из исходных данных на этапе 106. Затем, на этапе 108, из всех показаний датчиков каналов прохождения сигнала, рассчитываются самое высокое значение счета, указываемое как max_channel, и сумма всех показаний датчиков каналов прохождения сигнала, указываемая как sum_channel. В дополнение, определяется количество активных каналов. На этапе 110, способ 100 рассчитывает недавний диапазон max_channel и sum_channel для более позднего определения, происходит ли движение в настоящий момент.
Вслед за этапом 110, способ 100 переходит на этап 112 принятия решения, чтобы определять, активен ли какой-нибудь из переключателей. Если переключатели не активны, способ 100 переходит на этап 114 для выполнения интерактивной калибровки в реальном времени. Иначе, способ 116 обрабатывает отпускание переключателя на этапе 116. Соответственно, если переключатель уже был активным, то способ 100 переходит в модуль, где он ожидает и блокирует всю активность до его отпускания.
Вслед за калибровкой в реальном времени, способ 100 переходит на этап 118 принятия решения, есть ли блокировка какого-нибудь канала, указывающая недавнюю активацию и, если так, переходит на этап 120 для уменьшения таймера блокировки канала. Если блокировки каналов не выявлены, способ 100 переходит на этап 122 принятия решения, чтобы отыскивать новый max_channel. Если текущий max_channel изменился, так что есть новый max_channel, способ 100 переходит на этап 124, чтобы перенастраивать max_channel, суммировать диапазоны и устанавливать пороговые уровни. Таким образом, если идентифицирован новый max_channel, способ переустанавливает новые диапазоны сигналов и обновляет, если необходимо, параметры поиска/нащупывания. Если switch_status (состояние переключателя) является меньшим, чем SW_ACTIVE, то флажковый признак поиска/нащупывания устанавливается равным истинному значению, и состояние переключателя устанавливается равным SW_NONE. Если текущий max_channel не изменился, способ 100 переходит на этап 126 для обработки состояния голого (без перчаток) пальца max_channel. Это может включать в себя обработку логики между различными состояниями, как показано на графе состояний с фиг. 14.
Вслед за этапом 126, способ 100 переходит на этап 128 принятия решения, чтобы определять, активен ли какой-нибудь переключатель. Если выявлено отсутствие активации переключателей, способ 100 переходит на этап 130, чтобы выявлять возможное наличие перчатки на руке пользователя. Наличие перчатки может выявляться на основании уменьшенного изменения значения счета емкости. Способ 100 затем переходит на этап 132, чтобы обновлять предысторию max_channel и sum_channel. Индекс активного переключателя, если таковой имеет место, затем выводится в программно-аппаратный модуль на этапе 134 перед окончанием на этапе 136.
Когда переключатель активен, активирована процедура обработки отпускания переключателя, которая показана на фиг. 16. Процедура 116 обработки отпускания переключателя начинается на этапе 140 и переходит на этап 142 принятия решения, чтобы определять, является ли активный канал, меньшим, чем LVL_RELEASE (уровень отпускания), и, если так, заканчивается на этапе 152. Если активный канал является меньшим, чем LVL_RELEASE, то процедура 116 переходит на этап 144 принятия решения, чтобы определять, является ли LVL_DELTA_THRESHOLD (дельта порогового уровня) большей, чем 0, и, если нет, переходит на этап 146, чтобы поднимать пороговый уровень, если сигнал мощнее. Это может достигаться снижением LVL_DELTA_THRESHOLD. Этап 146 также устанавливает пороговый уровень, уровень отпускания и уровень активации. Процедура 116 затем переходит на этап 148, чтобы переустанавливать таймер предыстории максимального значения и суммы каналов для параметров поиска/нащупывания длительного стабильного сигнала. Состояние переключателя устанавливается равным SW_NONE на этапе 150 перед окончанием на этапе 152. Для выхода из модуля обработки отпускания переключателя, сигнал в активном канале должен упасть ниже LVL_RELEASE, который является адаптивным пороговым значением, которое будет изменяться, в то время как выявлено взаимодействие в перчатке. В то время как кнопка переключателя отпущена, все внутренние параметры сбрасываются, и таймер блокировки запускается для предотвращения дополнительных активаций раньше, чем истекло определенное время ожидания, такое как 100 миллисекунд. Дополнительно, пороговые уровни могут быть адаптированы в качестве функции наличия или отсутствия перчатки(ок).
На фиг. 17 проиллюстрирована процедура 200 для определения переключения состояния из состояния SW_NONE в состояние SW_ACTIVE, согласно одному из вариантов осуществления. Процедура 200 начинается на этапе 202 для обработки состояния SW_NONE, а затем, переходит на этап 204 принятия решения, чтобы определять, является ли max_channel большим, чем LVL_ACTIVE. Если max_channel является большим, чем LVL_ACTIVE, то узел бесконтактных переключателей меняет состояние с состояния SW_NONE на состояние SW_ACTIVE и заканчивает на этапе 210. Если max_channel не является большим, чем LVL_ACTIVE, процедура 200 проверяет, следует ли сбрасывать флажковый признак поиска на этапе 208 перед окончанием на этапе 210. Таким образом, состояние меняется с состояния SW_NONE на состояние SW_ACTIVE, когда max_channel срабатывает выше LVL_ACTIVE. Если каналы остаются ниже этого уровня, через определенный период ожидания, флажковый признак поиска, если установлен, становится сброшенным в отсутствие поиска, что является одним из способов выхода из режима поиска.
На фиг. 18 проиллюстрирован способ 220 для обработки состояния у состояния SW_ACTIVE, переходящего в состояние SW_THRESHOLD или состояние SW_NONE, согласно одному из вариантов осуществления. Способ 220 начинается на этапе 222 и переходит на этап 224 принятия решения. Если max_channel не является большим, чем LVL_THRESHOLD, то способ 220 переходит на этап 226, чтобы определять, является ли max_channel меньшим, чем LVL_ACTIVE, и, если так, переходит на этап 228, чтобы переводить состояние переключателя в SW_NONE. Соответственно, состояние конечного автомата переходит из состояния SW_ACTIVE в состояние SW_NONE, когда сигнал max_channel падает ниже LVL_ACTIVE. Значение дельты также может вычитаться из LVL_ACTIVE для ввода некоторого гистерезиса. Если max_channel является большим, чем LVL_THRESHOLD, то процедура 220 переходит на этап 230 принятия решения, чтобы определять, было ли обнаружено последнее пороговое событие или перчатка и, если так, устанавливает флажковый признак, равный истинному значению, на этапе 232. На этапе 234, способ 220 переключает состояние в состояние SW_THRESHOLD перед окончанием на этапе 236. Таким образом, если максимальный канал срабатывает выше LVL_THRESHOLD, текущее состояние переходит в состояние SW_THRESHOLD. Если обнаружены перчатки, или в последнее время обнаружено предыдущее пороговое событие, которое не привело к активации, то может автоматически начинаться режим поиска/нащупывания.
На фиг. 19 проиллюстрирован способ 240 определения активации переключателя из состояния SW_THRESHOLD согласно одному из вариантов осуществления. Способ 240 начинается на этапе 242, чтобы обрабатывать состояние SW_THRESHOLD, и переходит на вершину 244 принятия решения блок-схемы, чтобы определять, стабилен ли сигнал, или находится ли канал сигнала на пике, и, если нет, заканчивается на этапе 256. Если сигнал стабилен, или канал прохождения сигнала находится на пике, то способ 240 переходит на этап 246 принятия решения, чтобы определять, активен ли режим поиска или нащупывания, и, если так, сразу переходит на этап 250. Если режим поиска или нащупывания не активен, способ 240 переходит на этап 248 принятия решения, чтобы определять, чист ли и часто ли активен канал прохождения сигнала, и является ли большим, чем пороговое значение, и, если так, устанавливает активный переключатель равным максимальному каналу на этапе 250. Способ 240 переходит на вершину 252 принятия решения блок-схемы, чтобы определять, есть ли активный переключатель, и, если так, заканчивается на этапе 256. Если активного переключателя нет, способ 240 переходит на этап 254, чтобы инициализировать переменные поиска, SWITCH_STATUS, установленную равной SWITCH_HUNTING, а PEAK_MAX_BASE (базу пикового максимального канала), равной MAX_CHANNELS (максимальному значению каналов), перед окончанием на этапе 256.
В состоянии SW_THRESHOLD, решение не принимается до тех пор, пока не выявлен пик в MAX_CHANNEL. Выявление пикового значения определяется по изменению направления сигнала на обратное, или обоим, MAX_CHANNEL и SUM_CHANNEL, остающимся стабильными (ограниченными в диапазоне) в течение по меньшей мере некоторого временного интервала, такого как 60 миллисекунд. Как только выявлен пик, проверяется флажковый признак поиска. Если режим поиска выключен, применяется способ крутизны входного уклона. Если SW_ACTIVE для SW_THRESHOLD было меньшим, чем пороговое значение, такое как 16 миллисекунд, и регистрируемая характеристика способа подавления помех указывает его в качестве действительного события запуска, то состояние переключает в SWITCH_ACTIVE и обработка передается в модуль PROCESS_SWITCH_RELEASE (обработки отпускания переключателя), иначе, флажковый признак поиска устанавливается равным истинному значению. Если способ задержанной активации применяется вместо незамедлительной активации переключателя, состояние меняется на SW_DELAYED_ACTIVATION (задержанная активация переключателя), где принудительно применяется задержка, в конце которой, если текущий индекс MAX_CHANNEL не изменился, кнопка активируется.
На фиг. 20 проиллюстрирован способ виртуальной кнопки, реализующий состояние SW_HUNTING, согласно одному из вариантов осуществления. Способ 260 начинается на этапе 262, чтобы обрабатывать состояние SW_HUNTING, и продолжается на этапе 264 принятия решения, чтобы определять, упал ли MAX_CHANNEL ниже LVL_KEYUP_THRESHOLD, и, если так, устанавливает MAX_PEAK_BASE равным MIN (MAX_PEAK_BASE, MAX_CHANNEL) на этапе 272. Если MAX_CHANNEL упал ниже LVL_KEYUP_THRESHOLD, то способ 260 переходит на этап 266, чтобы применять инициирующий первый канал способ поиска для проверки, должно ли событие инициировать активацию кнопки. Это определяется посредством определения, пересекается ли первый и единственный канал, и чист ли сигнал. Если так, способ 260 устанавливает активный переключатель равным максимальному каналу на этапе 270 перед окончанием на этапе 282. Если первый и единственные канал не пересекается, или если сигнал не чист, способ 260 переходит на этап 268, чтобы раскрывать и определять непреднамеренную активацию и устанавливать SWITCH_STATUS равным состоянию SW_NONE перед окончанием на этапе 282.
Вслед за этапом 272, способ 260 переходит на этап 274 принятия решения, чтобы определять, выбран ли нажатием канал. Это может определяться посредством того, является ли MAX_CHANNEL большим, чем MAX_PEAK_BASE плюс дельта. Если канал выбран нажатием, способ 260 переходит на этап 276 принятия решения, чтобы определять, стабилен ли сигнал, и, если так, устанавливает активное состояние переключателя в максимальный канал на этапе 280 перед окончанием на этапе 282. Если канал не выбран нажатием, способ 260 переходит на этап 278 принятия решения, чтобы выяснять, является ли сигнал долгим, стабильным и чистым, и, если так, переходит на этап 280, чтобы устанавливать активный переключатель равным максимальному каналу перед окончанием на этапе 282.
Узел 20 бесконтактного переключателя может включать в себя режим виртуальной кнопки согласно еще одному варианту осуществления. На фиг. 21-27 показан узел бесконтактного переключателя, имеющий режим виртуальной кнопки, и способ активации бесконтактного переключателя с режимом виртуальной кнопки, согласно этому варианту осуществления. Узел бесконтактного переключателя может включать в себя один или более бесконтактных переключателей, каждый из которых выдает поле активации обнаружения и схему для управления полем активации каждого бесконтактного переключателя для обнаружения активации. Схема управления отслеживает сигналы, указывающие поля активации, определяет первую стабильную амплитуду сигнала для периода времени, определяет следующую вторую стабильную амплитуду сигнала для периода времени и формирует выходной сигнал активации, когда второй стабильный сигнал превышает первый стабильный сигнал на известную величину. Способ может применяться узлом бесконтактного переключателя и включает в себя этапы формирования поля активации, связанного с каждым одним или более из множества бесконтактных датчиков, и отслеживания сигнала, указывающего каждое связанное поле активации. Способ также включает в себя этапы определения первой амплитуды, когда сигнал стабилен в течение минимального периода времени, и определения второй амплитуды, когда сигнал стабилен в течение минимального периода времени. Способ дополнительно включает в себя этап формирования выходного сигнала активации, когда вторая амплитуда превышает первую амплитуду на известную величину. Как результат, режим виртуальной кнопки предусмотрен для бесконтактного переключателя, который предотвращает или уменьшает непреднамеренные или ложные активации, которые могут быть вызваны пальцем, нащупывающим множество кнопок бесконтактного переключателя и изменяющим направления, или пальцем, покрытым перчаткой.
vb.
vb
vb
vb
На фиг. 21, нащупывание и активация бесконтактного переключателя показаны для одного из каналов прохождения сигнала, помеченного в качестве сигнала 50, в то время как палец пользователя скользит поперек соответствующего переключателя, входит в режим нащупывания и продолжает активировать переключатель в режиме виртуальной кнопки. Следует понимать, что палец пользователя может нащупывать множество емкостных переключателей, как проиллюстрировано на фиг. 10-12, в которых сигналы, связанные с каждым из соответствующих каналов прохождения сигнала, формируются по мере того, как палец проходит через поле активации каждого канала. Множество каналов прохождения сигнала могут обрабатываться одновременно, и максимальный канал прохождения сигнала может обрабатываться для определения активации соответствующего бесконтактного переключателя. В примерах, предоставленных на графиках сигналов с фиг. 21-25, показан одиночный канал прохождения сигнала, связанный с одним переключателем, однако, могли бы обрабатываться множество каналов прохождения сигнала. Сигнал 50, связанный с одним из каналов прохождения сигнала, показан на фиг. 21 нарастающим вплоть до порогового активного уровня 320 в точке 300, в какой момент, сигнал входит в режим нащупывания. Сигнал 50, после этого, продолжает нарастать и достигает первой амплитуды, в какой момент, сигнал стабилен в течение минимального периода времени, показанный в качестве Tstable, которое показано в точке 302. В точке 302, сигнал 50 входит в режим виртуальной кнопки и устанавливает первое базовое значение Cbase, которое является дельтой счета сигнала в точке 302. В этот момент, режим виртуальной кнопки устанавливает задаваемое приращениями пороговое значение активации в качестве функции базового значения Cbase, умноженного на постоянную KПороговое значение активации для определения активации может быть представлено согласно: (1+K) × Cbase, при этом, K - постоянная, большая, чем ноль. Режим виртуальной кнопки продолжает отслеживать сигнал 50 для определения, когда он достигает второй стабильной амплитуды на минимальный период Tstable времени, который возникает в точке 304. В этой точке 304, режим виртуальной кнопки сравнивает вторую стабильную амплитуду с первой стабильной амплитудой и определяет, превышает ли вторая амплитуда первую амплитуду на известную величину K Cbase. Если вторая амплитуда превышает первую амплитуду на известную величину, затем формируется выходной сигнал активации для бесконтактного переключателя.
vb
Согласно этому варианту осуществления, стабильная амплитуда сигнала должна поддерживаться каналом прохождения сигнала в течение по меньшей мере минимального периода Tstable перед вхождением в режим виртуальной кнопки или определением активации переключателя. Значение датчика, в то время как он входит в режим виртуальной кнопки, регистрируется в качестве Cbase. Способ отслеживает, когда следующая стабильная амплитуда сигнала вновь достигается до периода таймаута. Если стабильная амплитуда сигнала вновь достигнута до истечения периода таймаута с дельтой значения счета, большей, чем требуемое процентное отношение, такой как 12,5 процентов зарегистрированного ранее Cbase, то инициируется активация. Согласно одному из вариантов осуществления, дельта в процентах увеличения счета сигнала по меньшей мере в 10 процентов обеспечивается посредством K × Cbase.
vb
vb
Множитель K является коэффициентом по меньшей мере 0,1 или по меньшей мере 10 процентов значения Cbase согласно одному из вариантов осуществления. Согласно еще одному варианту осуществления, множитель K установлен в приблизительно 0,125, что эквивалентно 12,5 процентам. Стабильный период Tstable времени может устанавливаться на время по меньшей мере в 50 миллисекунд согласно одному из вариантов осуществления. Согласно еще одному варианту осуществления, стабильный период Tstable времени может быть установлен в диапазоне от 50 до 100 миллисекунд. Стабильная амплитуда может определяться амплитудой сигнала, являющейся по существу стабильной в диапазоне между двойной величиной оцененной помехи в сигнале согласно одному из вариантов осуществления или в пределах от 2,5 до 5,0 процентов уровня сигнала согласно другому варианту осуществления, или комбинацией двойной оцененной помехи сигнала, прибавленной к от 2,5 до 5,0 процентов уровня сигнала, согласно дополнительному варианту осуществления.
vb
На фиг. 22 сигнал 50 для канала прохождения сигнала, связанного с бесконтактным переключателем, проиллюстрирован входящим в режим нащупывания в точке 300 и переходящим к достижению стабильной первой амплитуды, когда стабильная амплитуда сигнала существует в течение минимального периода Tstable времени в точке 302, в которой начинается режим виртуальной кнопки. В этой точке, определяется значение Cbase. После этого, сигнал 50 показан падающим и вновь нарастающим до второй амплитуды, когда сигнал стабилен в течение минимального периода Tstable времени в точке 306. Однако, в этой ситуации, вторая амплитуда в точке 306 не превышает базовое значение Cbase сигнала в точке 302 на известную величину K × Cbase и, как результат, не формирует выходной сигнал активации для переключателя.
vb
vb
На фиг. 23 сигнал 50, связанный с каналом прохождения сигнала, проиллюстрирован входящим в режим нащупывания в точке 300 и продолжающим достигать первой амплитуды в течение стабильного периода Tstable времени в точке 302, в которой начинается режим виртуальной кнопки, и определяется Cbase. После этого, сигнал 50 продолжает нарастать до второй амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 308. Однако, в точке 308, вторая амплитуда не превышает базовое значение Cbase сигнала, установленного на первой амплитуде в точке 302, на известную величину K × Cbase, поэтому, узел бесконтактного переключателя не инициирует выходной сигнал переключателя. Однако, новое обновленное базовое значение формируется для Cbase в точке 308 и используется для определения известной величины для сравнения со следующей стабильной амплитудой. Сигнал 50 показан падающим, а затем, нарастающим до третьей амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 310. Третья амплитуда превышает вторую амплитуду на более чем известную величину K × Cbase, так что формируется выходной сигнал активации для переключателя.
vb
vb
На фиг. 24 проиллюстрирован еще один пример сигнала 50 входящим в режим нащупывания в точке 300 и продолжающим нарастать до первой амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 302, в которой начинается режим виртуальной кнопки, и определяется Cbase. После этого, сигнал 50 показан падающим до второй амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 312. В точке 312, вторая амплитуда не превышает первую амплитуду на известную величину K × Cbase, так что инициация сигнала не порождается. Однако, обновленное базовое значение Cbase формируется в точке 312. После этого, сигнал 50 продолжает нарастать до третьей амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 310. Третья амплитуда превышает вторую амплитуду на известную величину K × Cbase, так что формируется выходной сигнал инициации или активации для переключателя.
На фиг. 25 показан еще один пример сигнала 50 для канала прохождения сигнала, входящий в режим нащупывания в точке 300 и продолжающий достигать первой амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 302, а потому, входит в режим виртуальной кнопки и определяет Cbase. Затем, сигнал 50 продолжает нарастать до второй амплитуды, которая стабильна в течение периода Tstable времени в точке 308. Вторая амплитуда не превышает первую амплитуду на известную величину, так что инициация переключателя не формируется в этот момент. После этого, сигнал 50 показан падающим до точки 314 и, в процессе действия таким образом, таймер сброса отсчитывает таймаут, поскольку последняя стабильная амплитуда принималась, как показано моментом Treset времени. Когда таймер сброса отсчитывает таймаут, в точке 314, режим виртуальной кнопки завершается, и начинается режим ощупывания, как только завершается режим виртуальной кнопки. Когда это происходит, предшествующее определенное Cbase больше не действителен. После этого, сигнал 50 показан нарастающим до третьей амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 316. В этот момент, третья амплитуда устанавливает обновленное Cbase, которое используется для определения будущих активаций переключателя. После этого, сигнал 50 дополнительно показан падающим ниже порогового активного значения 320, в каком случае, режим виртуальной кнопки завершается без каких бы то ни было активаций.
Способ активации бесконтактного переключателя с режимом виртуальной кнопки, использующий узел бесконтактного переключателя, проиллюстрирован на фиг. 26 и 27. Со ссылкой на фиг. 26, способ 400 начинается на этапе 402 и продолжает собирать данные со всех каналов прохождения сигнала, связанных со всеми бесконтактными переключателями, на этапе 404. Способ 400 переходит на вершину 406 принятия решения блок-схемы для определения, установлено ли состояние в (активном) состоянии ACTIVE, и, если так, проверяет отпускание переключателя на этапе 414 перед окончанием на этапе 416. Если состояние не установлено в состояние ACTIVE, способ 400 переходит на этап 408, чтобы определять максимальный канал (CHT). Затем, как только был найден максимальный канал, процедура 400переходит на этап 410, чтобы обрабатывать способ виртуальной кнопки максимального канала (CHT) перед окончанием на этапе 416. Способа 410 виртуальной кнопки максимального канала обработки проиллюстрирован на фиг. 17 и описана ниже. Следует понимать, что способ 400 может включать в себя необязательный этап 412 также для обработки сигнала максимального канала с использованием способа пальцевого удара, чтобы выявлять удар пальца пользователя по бесконтактному переключателю, с тем чтобы формировать выходной сигнал активации.
Способ 410 виртуальной кнопки максимального канала обработки, показанный на фиг. 27, начинается на этапе 420 и переходит на этап 422, чтобы вводить сигнал максимального канала. Отсюда, максимальный (наибольший) канал прохождения сигнала, связанный с одним из бесконтактных переключателей, обрабатывается, чтобы определять состояние режима виртуальной кнопки и активацию переключателя. На этапе 424 принятия решения, способ 410 определяет, установлен ли переключатель в состояние режима виртуальной кнопки, и, если так, переходит на этап 426 принятия решения, чтобы определять, является ли значение канала прохождения сигнала меньшим, чем пороговое значение активного. Если канал прохождения сигнала является меньшим, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 428, чтобы устанавливать состояние, равное NONE, и возвращается в начало. Если канал прохождения сигнала не является меньшим, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 430 принятия решения, чтобы определять, имеет ли сигнал стабильную первую амплитуду в течение периода времени, большего, чем стабильный период Tstable времени. Если стабильный канал прохождения сигнала на первой амплитуде стабилен в течение периода времени, большего, чем Tstable, способ 410 переходит на этап 432 принятия решения, чтобы определять, является ли канал прохождения сигнала не стабильным в течение периода времени, превышающего период Treset времени сброса, и, если нет, возвращается на этап 422. Если канал прохождения сигнала не стабилен в течение периода времени, превышающего период Treset времени сброса, способ 410 переходит к установке состояния, равного состоянию нащупывания/поиска, и заканчивается на этапе 460.
vb
base
vb
base
Возвращаясь на этап 430 принятия решения, если канал прохождения сигнала стабилен в течение периода времени, превышающего стабильный период Tstable времени, способ 410 переходит на этап 436 принятия решения, чтобы определять, является ли сигнал Ch(t) большим, чем Cbase, на известную величину, определенную согласно K × C, и, если так, устанавливает состояние переключателя в активное, с тем чтобы формировать выходной сигнал активации, перед окончанием на этапе 460. Если сигнал не превышает Cbase на известную величину K × C, способ 410 переходит к установке нового значения Cbase на текущей стабильной амплитуде сигнала на этапе 440 перед окончанием на этапе 460.
Возвращаясь на этап 424 принятия решения, если состояние переключателя не установлено в режим виртуальной кнопки, способ 410 переходит на этап 442 принятия решения, чтобы определять, установлено ли состояние в состояние нащупывания, и, если так, переходит на этап 444 принятия решения, чтобы определять, является ли сигнал большим, чем пороговое значение активного, и, если нет, устанавливает состояние равным состоянию NONE и заканчивается на этапе 460. Если сигнал является большим, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 448 принятия решения, чтобы определять, стабилен ли сигнал по амплитуде в течение периода времени, превышающего минимальный период времени, Tstable, и, если нет, заканчивается на этапе 460. Если сигнал стабилен на амплитуде в течение периода времени, превышающего минимальный период времени, Tstable, способ 410 переходит на этап 450, чтобы устанавливать состояние для переключения в состояние виртуальной кнопки и устанавливать новое значение Cbase для канала прохождения сигнала на этапе 450 перед окончанием на этапе 460.
Возвращаясь на этап 442 принятия решения, если состояние переключателя не установлено в состояние нащупывания/поиска, способ 410 переходит на этап 452 принятия решения, чтобы определять, является ли сигнал большим, чем пороговое значение активного, и, если нет, заканчивается на этапе 460. Если сигнал является большим, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 454 принятия решения, чтобы устанавливать состояние в состояние нащупывания/поиска перед окончанием на этапе 460.
Соответственно, узел бесконтактного переключателя, имеющий способ 410 виртуальной кнопки, преимущественно предусматривает улучшенное выявление активации переключателя виртуальной кнопки и улучшенное отклонение непреднамеренных активаций. Способ 410 может преимущественно выявлять активацию переключателя наряду с отклонением непреднамеренных активаций, которые могут выявляться, когда палец нащупывает узел переключателя и меняет направление на обратное, или в которых палец пользователя одет в перчатку. Улучшенное выявление активации преимущественно предусматривает усовершенствованный узел бесконтактного переключателя. Процедура определения преимущественно определяет активацию бесконтактных переключателей. Процедура преимущественно предоставляет возможность, чтобы пользователь нащупывал площадки бесконтактных датчиков, что может быть особенно полезным в автомобильном применении, где может избегаться отвлечение внимания водителя.
Узел 20 бесконтактных переключателей может включать в себя компоновку бесконтактных датчиков, имеющую электроды с множеством линий или пальцеобразных выступов электрода, перемежающихся или чередующихся с электродами смежных датчиков, как показано и описано в связи с фиг. 28-33B. В некоторых ситуациях, перемежающаяся компоновка электродов для смежных бесконтактных датчиков преимущественно может обеспечивать улучшенное выявление приближения и определение присутствия или расположения объекта, и улучшенную активацию бесконтактного переключателя. Узел 20 бесконтактных переключателей включает в себя массив бесконтактных датчиков, которые могут формировать узел бесконтактных датчиков. Бесконтактные датчики включают в себя первый бесконтактный датчик, формирующий первое поле активации и содержащий первый и второй электроды, имеющие первые пальцеобразные выступы, встречно-гребенчатые с вторыми пальцеобразными выступами. Бесконтактные датчики также включают в себя второй бесконтактный датчик, формирующий второе поле активации и содержащий третьи и четвертые пальцеобразные выступы электрода, имеющие третьи пальцеобразные выступы, встречно-гребенчатые с четвертыми пальцеобразными выступами. Первый и второй бесконтактные датчики расположены рядом друг с другом, например, бок о бок в линейном массиве. Первый и второй электроды перемежаются с третьими и четвертыми электродами. Следует понимать, что могут применяться дополнительные бесконтактные датчики, имеющие дополнительные электроды, которые перемежаются с другими электродами смежных бесконтактных датчиков. Посредством применения перемежающейся конфигурации электродов для смежных бесконтактных датчиков, могут быть определены улучшенные чувствительность и выявление объекта, и улучшенное обнаружение активации переключателя.
На фиг. 28, палец 34 пользователя показан в непосредственной близости и взаимодействующим с узлом 20 бесконтактных переключателей, который имеет узел бесконтактных датчиков с линейным массивом из трех бесконтактных датчиков 24A-24C, связанных с тремя соответственными отдельными бесконтактными переключателями. В дополнение, предусмотрены два дополнительных бесконтактных датчика, каждый на противоположных краях показанного узла, которые включают в себя четвертый бесконтактный датчик 24D на одном краю и пятый бесконтактный датчик 24E на противоположном краю. Четвертый и пятый бесконтактные датчики 24D и 24E обеспечивают улучшенное обнаружение приближения на противоположных краях узла 20 и улучшают выявление скользящего движения объекта, такого как палец пользователя. Бесконтактные датчики 24A-24E как правило имеют выделенные интерфейсные зоны или площадки датчика, которые отделены друг от друга расстоянием D, которое определяет промежуточную или переходную зону 500. Переходная зона 50 может иметь расстояние D в ширину по меньшей мере 2,0 мм согласно одному из вариантов осуществления. Таким образом, палец 34 пользователя может скользить поперек узла 20 от одного датчика, такого как датчик 24A, до другого датчика, такого как датчик 24B, проходя через переходную зону 500 между ними. Интерфейсная зона датчика является основной областью бесконтактного датчика, с которой намеревается взаимодействовать пользователь, чтобы вызывать активацию датчика или переключателя, и может иметь площадку или другую распознаваемую поверхность.
Дополнительно проиллюстрирован узел 20 бесконтактных переключателей на фиг. 29A и 29B, имеющий множество бесконтактных датчиков с перемежающимися электродами, согласно первому варианту осуществления. Аналогично узлу 20, показанному на фиг. 28, узел 20, показанный на фиг. 29A, включает в себя первый, второй и третий бесконтактные датчики 24A-24C, размещенные в линейном массиве, один рядом с другим. Каждый из бесконтактных датчиков 24A-24C отделен от смежного датчика переходной зоной 500. В дополнение, четвертый бесконтактный датчик 24D расположен на левом краю и отделен от первого датчика 24A переходной зоной 500, а пятый бесконтактный датчик 24A расположен на правом краю и отделен от третьего бесконтактного датчика 24C расстоянием, определенным переходной зоной 500. Четвертый и пятый бесконтактные датчики 24D и 24E распознают объекты, входящие или уходящие с краев узла.
Каждый из первого, второго и третьего бесконтактных датчиков 24A-24C включает в себя пару электродов, указываемых как первый или задающий электрод 26 и второй или приемный электрод 28. Каждый из задающих электродов 26 включает в себя множество пальцеобразных выступов 506 электрода, которые в целом показаны продолжающимися горизонтально по левой и правой сторонам от продолжающейся вертикально электропроводящей питающей линии и разведенными друг от друга вертикально. Каждый из приемных электродов 28 включает в себя множество пальцеобразных выступов 508 электрода, каждый из которых продолжается горизонтально от электропроводящей сигнальной линии и продолжается параллельно вертикально параллельно друг другу. Множество пальцеобразных выступов 506 электрода задающего электрода 26 являются встречно-гребенчатыми с множеством пальцеобразных выступов 508 электрода приемного электрода 28 в варианте осуществления емкостного датчика, так чтобы создавать емкостную связь. Задающий электрод 26 принимает сигнал заряда, тем временем, приемный электрод 28 формирует выходной сигнал напряжения, как описано выше в связи с емкостным датчиком, показанным на фиг. 4.
Возвращаясь к фиг. 29A, каждый из четвертого и пятого бесконтактных датчиков 24D и 24E подобным образом включает в себя задающий электрод 26 и приемный электрод 28. Задающий электрод 26 включает в себя множество продолжающихся горизонтально емкостных пальцеобразных выступов 50, продолжающихся от вертикальной электропроводящей питающей линии. Приемный электрод 28 подобным образом включает в себя множество продолжающихся горизонтально емкостных пальцеобразных выступов 508. Емкостные пальцеобразные выступы 506 и 508 четвертого и пятого бесконтактных датчиков 24D и 24E подобным образом являются встречно-гребенчатыми для создания емкостной связи, согласно варианту осуществления емкостного датчика. Задающий электрод 26 принимает сигнал заряда, а приемный электрод формирует выходной сигнал напряжения.
Первый бесконтактный датчик 24A имеет электроды 26 и 28 с частями 510, перемежающиеся с частями 510 электродов 26 и 28 второго бесконтактного датчика 24B в пределах переходной зоны 500 между ними. Подобным образом, электроды 26 и 28 второго бесконтактного датчика 24B имеют части 510, перемежающиеся с частями 510 электродов 26 и 28 третьего бесконтактного датчика 24C в переходной зоне 500 между ними. Дополнительно, четвертый бесконтактный датчик 24D имеет электроды 26 и 28 с частями 510, перемежающиеся с частями 510 электродов 26 и 28 первого бесконтактного датчика 24A в пределах переходной зоны 500 между ними. В заключение, пятый бесконтактный датчик 24E имеет электроды 26 и 28 с частями 510, перемежающиеся с частями 510 электродов 26 и 28 третьего бесконтактного датчика 24C в пределах переходной зоны 500 между ними. Перемежающиеся части 510 электродов 26 и 28 показаны чередующимися и уложенными стопой один поверх другого, и продолжающимися по существу на расстояние поперек переходных зон 500.
Перемежение электродов 26 и 28 и соответствующих пальцеобразных выступов 506 и 508 электрода, соответственно, между смежными бесконтактными датчиками в переходных зонах 500 преимущественно расширяет поле близости (например, емкостное поле) датчиков, улучшает перекрестные помехи и выравнивает ответный сигнал вокруг пикового ответного сигнала, что дополнительно улучшает нащупывание/поиск и выявление виртуальной кнопки. Перемежающаяся компоновка электродов дает в результате пальцеобразные выступы 506 и 508 электрода из смежных бесконтактных датчиков, оба продолжаются в соответствующую переходную зону 500 между двумя смежными бесконтактными датчиками, так чтобы оба смежных бесконтактных датчика выявляли объект между основными областями обнаруживающей площадки двух датчиков. В этом варианте осуществления, перемежающиеся электроды 26 и 28 каждого из граничащих бесконтактных датчиков продолжаются горизонтально в переходную зону 500 в параллельной компоновке и смещены вертикально в чередующейся компоновке. Однако, следует понимать, что могут применяться другие формы и размеры конфигураций электродов, которые включают в себя перемежающийся орнамент в переходной зоне 500, как описано в материалах настоящей заявки.
Перемежающиеся части 510 электродов 26 и 28, связанные с одним бесконтактным датчиком, перемежаются с перемежающимися частями 510 электродов 26 и 28 связанного смежного бесконтактного датчика через расстояние по меньшей мере 2,0 мм согласно одному из вариантов осуществления. Переходная зона 500, содержащая в себе перемежающиеся части 510 электродов 26 и 28, имеет расстояние D по меньшей мере 2,0 мм согласно одному из вариантов осуществления. Переходная зона 500, тем самым, предоставляет возможность для улучшенного обнаружения между смежными бесконтактными датчиками. Перемежающиеся части 510 электродов, связанных со смежными бесконтактными датчиками, предпочтительно продолжаются по меньшей мере на половину расстояния D в переходной зоне 500.
Палец 34 пользователя показан на первом бесконтактном датчике 24A пунктирными линиями. По мере того, как палец пользователя перемещается с левой стороны узла 20 бесконтактных переключателей вправо, сигналы, показанные на фиг. 29B формируются каждым из каналов прохождения сигнала, соответствующих соответственным бесконтактным датчикам, на основании положения пальца пользователя на узле, показанного расстоянием X, согласно показанному примеру. В этом примере, показан сигнал 50D, формируемый четвертым бесконтактным датчиком 24D, по мере того как палец пользователя скользит слева на четвертый датчик 24D, а затем, через переходную зону 500 и на первый бесконтактный датчик 24A. Когда палец 34 приближается к первому бесконтактному датчику 24A, сигнал 50D в канале 4 прохождения сигнала (Ch4) убывает до точки 550, и сигнал 50A, связанный с первым бесконтактным датчиком 24A, формируется в качестве первого канала прохождения сигнала, который показан в целом возрастающим до точки 552 на приближающейся кромке датчика, затем, до точки 554 на четвертой части площадки и до пикового значения в точке 556, а после этого, убывающим по значению. По мере того, как палец пользователя скользит за пределы первого бесконтактного датчика 24A в следующую переходную область 500 справа, сигнал 50A в канале 1 прохождения сигнала (Ch1) уменьшается, и сигнал 50B канале 2 прохождения сигнала (Ch2) формируется вторым бесконтактным датчиком 24B, который придерживается аналогичного стереотипа нарастания до пикового значения, а после этого, снижения обратно до того, как третий сигнал 5°C в третьем канале прохождения сигнала (Ch3) формируется третьим бесконтактным датчиком 24C по мере того, как палец 34 проходит через следующую переходную зону 500 и приближается к третьему бесконтактному датчику 24C. Когда палец пользователя покидает третий бесконтактный датчик 24C, сигнал 50E в канале 5 прохождения сигнала (Ch5) формируется пятым бесконтактным датчиком 24E по мере того, как палец проходит через последнюю переходную зону 500 и поперек пятого бесконтактного датчика 24E.
Узел 20 бесконтактных переключателей может применять схему управления, такую как контроллер 40, показанный на фиг. 5, для обработки сигналов, связанных с полями активации соответствующих бесконтактных датчиков, чтобы определять активацию одного или более из бесконтактных датчиков, и чтобы определять активацию бесконтактного переключателя, связанного с ними. Схема управления может принимать и обрабатывать сигналы, связанные с первым, вторым, третьим, четвертым и пятым бесконтактными датчиками 24A-24E, и может определять активацию одного из первого, второго и третьего бесконтактных датчиков 24A-24C на основании обработанных сигналов. Схема управления может принимать и обрабатывать сигналы, связанные с четвертым и пятым бесконтактными датчиками 24D и 24E, которые могут использоваться для указания, когда палец пользователя приближается к или покидает первый бесконтактный датчик 24A или третий бесконтактный датчик 24C на противоположных краях узла 20. Добавленные бесконтактные датчики 24D и 24E преимущественно обеспечивают кромочное обнаружение пальца, приближающегося к или покидающего узел 20, которое обеспечивает улучшенную активацию бесконтактных датчиков. Посредством определения активации одного из датчиков 24A-24C, узел 20 бесконтактных переключателей преимущественно может определять активацию одного из бесконтактных переключателей. Перемежающиеся электроды преимущественно предоставляют возможность для улучшенного уровня сигнала для счета сигнала, когда палец взаимодействует с первым, вторым и третьим бесконтактными датчиками 24A-24C. Перемежающаяся конфигурация электродов, предусмотренная в переходных зонах 500, расширяет емкостное поле датчиков, улучшает перекрестные помехи, выравнивает ответный сигнал вокруг пиковых значений ответного сигнала и улучшает поиск и выявление виртуальной кнопки.
На фиг. 30A и 30B проиллюстрирован узел 20 бесконтактных переключателей согласно еще одному варианту осуществления, применяющему перемежающийся орнамент градиентного интерфейса, имеющий скошенные электроды в переходной зоне 500. В этом варианте осуществления, перемежающиеся части 510 электродов 26 и 28 в переходной зоне 500 имеют скошенные края, которые дают в результате уголковую зигзагообразную компоновку электродов 28, которые перемежаются в переходной зоне 500. Выполненный с градиентом перемежающийся орнамент дает в результате стереотип сигнала, показанный на фиг. 30B, по мере того, как пользователь проводит пальцем поперек узла 20 с левой стороны на правую сторону. Это дает в результате улучшенный ответный сигнал в каждом из первого, второго и третьего бесконтактных датчиков, который показан высоким уровнем сигнала до и после пикового значения, как показано на фиг. 30B.
Еще один вариант осуществления узла 20 бесконтактных переключателей, применяющего множество перемежающихся электродов, проиллюстрирован на фиг. 31A и 31B. Внутренние пальцеобразные выступы в точке перегиба между пальцеобразными выступами 506 электрода укорочены или удалены, тем самым, давая в результате уменьшенную плотность электродов и ослабление поля активации непосредственно в верхней части каждого бесконтактного датчика 24A-24E. Это существенно выравнивает ответный сигнал по бесконтактным датчикам и увеличивает перекрестную помеху. Общая плотность узла 20 может уменьшаться, так как плотность пальцеобразных выступов электрода уменьшена приблизительно наполовину в этом примере. Результирующий ответный сигнал может быть более плоским, как показано на фиг. 31B. Следует понимать, что пальцеобразные выступы электрода могут настраиваться укорачиванием пальцеобразных выступов, что может повышать эксплуатационные качества, тем временем, уменьшая ослабление сигнала.
На фиг. 32A и 32B проиллюстрирована геометрия перемежающихся пальцеобразных выступов электрода высокой плотности узла 20 бесконтактных переключателей согласно дополнительному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, показаны перемежающиеся части 510 электродов 26 и 28 между смежными бесконтактными датчиками в переходной зоне 500, имеющие вертикально ориентированные пальцеобразные выступы 506A и 508A электрода, которые перемежаются друг с другом на частях 510. Дополнительные вертикальные удлинения 506A и 508A соответственных пальцеобразных выступов 506 и 508 электрода дополнительно могут улучшать ответный сигнал, как видно в ответном сигнале, показанном на фиг. 32B. Следует понимать, что другие размеры, формы и количества пальцеобразных выступов электрода могут применяться в перемежающейся части 510 переходной зоны 500.
На фиг. 33A и 33B проиллюстрирован узел 20 бесконтактных переключателей, имеющий множество скошенных и перемежающихся пальцеобразных выступов 506 электрода согласно кроме того дополнительному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, пальцеобразные выступы 506 электрода, связанные с электродом 26, скошены от одного края к другому, так чтобы высота изменялась от одного края к другому. Высота на одном краю пальцеобразных выступов 506 электрода, имеющем наибольшую высоту, предусмотрена в перемежающейся части 510 в переходной зоне 500 и перемежается с электродами смежного датчика в показанном варианте осуществления. Показаны пальцеобразные выступы 508 электрода, связанные с электродами 28, имеющие по существу постоянную ширину. Следует понимать, что электроды 508 подобным образом могут включать в себя некоторую разновидность скоса. Посредством скашивания пальцеобразных выступов электрода, поле активации бесконтактных датчиков может настраиваться, чтобы формировать плоский сигнал на пиковом значении счета, как показано на фиг. 33B.
Соответственно, узел бесконтактных датчиков и узел переключателей преимущественно применяет перемежающиеся электроды с перемежающимися частями 510 в переходной зоне 500 между смежными бесконтактными датчиками, чтобы дополнительно улучшать обнаружение приближения. Следует понимать, что бесконтактные датчики преимущественно применяют емкостной датчик согласно одному из вариантов осуществления. Однако, следует понимать, что другие бесконтактные датчики могут применять перемежающуюся конструкцию. Узел бесконтактных переключателей может обнаруживать активацию бесконтактного датчика самого по себе или дополнительно может использоваться для обнаружения активации бесконтактного переключателя.
Должно быть понятно, что изменения и модификации могут быть выполнены в вышеупомянутой конструкции, не выходя из концепций настоящего изобретения, а кроме того, должно быть понятно, что такие концепции подразумеваются охваченными следующей формулой изобретения, если эта формула изобретения своей формулировкой явным образом не указывает иное.