СВЕТОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬНЫЙ АДАПТИВНЫЙ ДАТЧИК КАСАНИЯ
LIGHT REFLECTIVE ADAPTIVE TOUCH SENSOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Описанные ниже варианты осуществления относятся к тактильным датчикам и, более конкретно, - к световым отражательным адаптивным датчикам касания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для управления промышленными процессами в прикладных приложениях используются различные инструменты. Например, определенные инструменты могут использоваться для измерения характеристик материалов, протекающих по трубопроводу, происходящих в камере процессов, для контроля состояния окружающей среды и т.д. Эти инструменты могут обеспечивать данные измерений посредством, например, интерфейса, который доступен оператору. Используя данные, полученные с помощью этих инструменты, можно управлять другими устройствами, такими как клапаны, насосы, двигатели или что-либо подобное, для управления другими процессами. Эти данные также могут быть использованы для анализа, разделения текучей субстанции, нейтрализации воздействия окружающих условий и т.п.
Инструмент может использоваться в различных промышленных приложениях и установках. В результате, часто требуется, чтобы инструмент соответствовал широкому диапазону характеристик окружения. Например, может потребоваться, чтобы инструмент надежно функционировал в условиях повышенной влажности, будучи подвергнут циклам температурного воздействия, или в условиях коррозионного окружения. Кроме того, может потребоваться, чтобы инструмент, находясь в этих условиях, принимал входные данные. Например, работающему на трубопроводе оператору может потребоваться вводить какие-либо данные в аппаратуру, находящуюся в самых разнообразных условиях. Для ввода данных, оператор обычно нажимает клавиши на интерфейсе.
Клавиши могут быть выполнены в виде инфракрасных клавиш со световыми датчиками, которые обнаруживают изменения в интенсивности света из-за наличия объекта, такого как палец. Как правило, инфракрасные клавиши калиброваны для работы как при высоких, так и при низких окружающих температурах. Однако калибровочные процедуры обычно выполняются в соответствии со стандартами, которые не обязательно содержат допуски, которые заложены в интерфейсе. Например, иногда используется стандартное расстояние пальца от светового луча стандартной интенсивности. В результате, наложения допусков и изменения от продукта к продукту могут вносить ошибки при воде данных посредством кнопок предшествующего уровня техники. Кроме того, наложения допусков и упомянутые изменения могут обуславливать несовместимость кнопок с оператором, что также может приводить к ошибкам ввода данных или вызывать задержки в вводе данных.
Хотя надежность тактильных датчиков может быть повышена посредством конфигурирования тактильных датчиков под конкретные продукты, такие пользовательские конфигурации являются дорогими и, как правило, привносят в продукт дополнительные дефекты. Соответственно, существует потребность в создании интерфейса со световым отражательным адаптивным датчиком касания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Обеспечен световой отражательный адаптивный датчик касания. В соответствии с вариантом исполнения световой отражательный адаптивный датчик касания содержит излучатель, который испускает свет в направлении, которое отражает этот свет, датчик, расположенный с возможностью измерения световой амплитуды отраженного света и подсоединенную к датчику плату процессора. Кроме того, плата процессора выполнена с возможностью вычисления скользящего среднего измеренной световой амплитуды отраженного света и вычисления порога превышения.
Обеспечен способ конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика касания. В соответствии с вариантом осуществления способ содержит испускание света из излучателя, отражение света, измерение световой амплитуды отраженного света посредством датчика. Способ дополнительно содержит вычисление скользящего среднего измеренной амплитуды отраженного света и вычисление порога превышения.
Обеспечен интерфейс, содержащий два или более световых отражательных адаптивных датчиков касания. В соответствии с вариантом осуществления каждый из двух или более световых отражательных адаптивных датчиков касания содержит излучатель, который испускает свет в направлении, которое отражает этот свет, и датчик, расположенный с возможностью измерения световой амплитуды отраженного света. Интерфейс дополнительно содержит плату процессора, подсоединенную к двум или более датчикам и выполненную с возможностью вычисления скользящего среднего измеренной световой амплитуды отраженного света и вычисления порога превышения. Плата процессора независимо вычисляет скользящее среднее измеренной световой амплитуды для каждого из двух или более световых отражательных адаптивных датчиков.
ОБЪЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с объектом изобретения световой отражательный адаптивный датчик (100, 400) касания содержит излучатель (110), который испускает свет в направлении, которое отражает этот свет (RLI, RLO), датчик (120, 410), расположенный с возможностью измерения световой амплитуды отраженного света (RLI, RLO), плату (150) процессора, подсоединенную к датчику (120, 410), причем эта плата (150) процессора выполнена с возможностью вычисления скользящего среднего измеренной световой амплитуды отраженного света (RLI, RLO) и вычисления порога превышения.
Дополнительно плата (150) процессора, предпочтительно, выполнена с возможностью увеличения счета превышения, если измеренная световая амплитуда больше, чем порог превышения, и переустановки периода усреднения скользящего среднего.
Дополнительно плата (150) процессора, предпочтительно, выполнена с возможностью обнаруживать нажатия клавиши, и уменьшения порога нажатия, чтобы реализовать гистерезис клавиши
Световой отражательный адаптивный датчик (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит окно (140), расположенное с возможностью отражения света (RLI, RLO)
Отраженный свет (RLI, RLO), предпочтительно, является отраженным от внешней поверхности (140o) и от внутренней поверхности (140i) окна (140).
Окно (140), предпочтительно, содержит стекло.
Световой отражательный адаптивный датчик (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит зазор, который образован внутренней поверхностью (140i) окна (140) и внешней поверхностью (140o) окошка (13).
Световой отражательный адаптивный датчик (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит световод (130), который направляет отраженный свет (RLI, RLO) в сторону датчика (120, 410)
Свет, предпочтительно, является инфракрасным светом.
В соответствии с объектом изобретения способ (500) конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика (100, 400) касания содержит испускание света из излучателя 110, отражение света, измерение световой амплитуды отраженного света (RLI, RLO) посредством датчика (120, 410), вычисление скользящего среднего измеренной световой амплитуды отраженного света (RLI, RLO) и вычисления порога превышения.
Способ (500) конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит увеличение счета превышения, если измеренная световая амплитуда отраженного света (RLI, RLO) больше, чем порог превышения; и переустановку периода усреднения скользящего среднего.
Способ (500) конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит обнаружение нажатия клавиши и уменьшение порога нажатия, чтобы реализовать гистерезис клавиши.
Отражение света, предпочтительно, содержит отражение света окном (140).
Отражение света окном (140) содержит отражение света внешней поверхностью (140o) и внутренней поверхностью окна (140).
Окно (140), предпочтительно, выполнено из стекла.
Способ (500) конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит отражение света через зазор, который образован внутренней поверхностью (140i) окна (140) и внешней поверхностью (140o) окошка (13).
Способ (500) конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика (100, 400) касания, предпочтительно, дополнительно содержит направление отраженного света (RLI, RLO) в сторону датчика (120, 410) посредством световода (130).
Свет, предпочтительно, является инфракрасным светом.
В соответствии с объектом изобретения интерфейс (10) содержит два или более световых отражательных адаптивных датчиков (100, 400) касания, при этом каждый из двух или более световых отражательных адаптивных датчиков (100, 400) касания содержит излучатель (110), который испускает свет в направлении, которое отражает этот свет (RLI, RLO), датчик (120, 410), расположенный с возможностью измерения световой амплитуды отраженного света (RLI, RLO), и плату (150) процессора, подсоединенную к двум или более датчикам (120, 410), причем эта плата (150) процессора выполнена с возможностью вычисления скользящего среднего измеренной световой амплитуды отраженного света (RLI, RLO) и вычисления порога превышения, при этом плата (150) процессора независимо вычисляет скользящее среднее измеренной световой амплитуды для каждого из двух или более световых отражательных адаптивных датчиков (100, 400).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Одни и те же элементы на всех чертежах обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Следует понимать, что чертежи не обязательно выполнены в масштабе.
Фиг. 1 показывает вид спереди в плане интерфейса 10 со световым отражательным адаптивным датчиком 100 касания в соответствии с вариантом осуществления.
Фиг. 2 показывает вид сбоку поперечного сечения интерфейса 10 со световым отражательным адаптивным датчиком 100 касания, выполненного по линии 2-2 на фиг. 1.
Фиг. 3 показывает вид со стороны упрощенного представления светового отражательного адаптивного датчика 100 касания.
Фиг. 4 показывает представление светового отражательного адаптивного датчика 400 касания в соответствии с вариантом исполнения в виде блок-схемы.
Фиг. 5 показывает способ 500 адаптации светового отражательного адаптивного датчика 100, 400 касания в соответствии с вариантом осуществления.
t
А
Фиг. 6 показывает график 600 с осью 610 времени и с осью 620 амплитуд , а также группу форм сигналов.
t
Фиг. 7 показывает график 700 с осью 710 времени  и с осью 720 амплитуд А, а также форму 730 сигнала.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг. 1-7 и нижеследующее описание представляют конкретные примеры, предназначенные для того, чтобы научить специалистов в данной области техники, каким образом следует реализовывать и использовать наилучший вариант осуществления светового отражательного адаптивного датчика касания. В целях разъяснения новых принципов изобретения некоторые общеизвестные аспекты были упрощены или опущены. Специалистам в данной области техники будут понятны различия в этих примерах, которые находятся в рамках объема настоящего описания. Специалисты в данной области поймут также, что нижеописанные признаки могут быть различными способами объединены между собой с образованием многочисленных вариантов светового отражательного адаптивного датчика касания. В результате, нижеописанные варианты осуществления ограничены не конкретными описанными далее примерами, а лишь пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
Фиг. 1 показывает вид спереди в плане интерфейса 10 со световым отражательным адаптивным датчиком 100 касания в соответствии с вариантом осуществления. Интерфейс 10 показан с дисплеем 12 и с окошком 13. В этом окошке 13 находятся четыре световых отражательных адаптивных датчика 100 касания, хотя в альтернативных вариантах осуществления может быть использовано их большее или меньшее количество. Световой отражательный адаптивный датчик 100 касания включает в себя излучатель 110. В показанном варианте осуществления излучатель 110 представляет собой инфракрасный светоизлучающий диод (ИК светодиод), хотя может быть использован любой подходящий излучатель. Кроме того, световой отражательный адаптивный датчик 100 касания включает в себя датчик 120, который воспринимает свет, испущенный излучателем 110 после того, как этот свет отражен, что далее будет описано более подробно.
Фиг. 2 показывает вид сбоку поперечного сечения интерфейса 10 со световым отражательным адаптивным датчиком 100 касания, выполненного по линии 2-2 на фиг. 1. Как можно видеть, световой отражательный адаптивный датчик 100 касания включает в себя излучатель 110 и датчик 120, описанные со ссылкой на фиг. 1. Кроме того, в окошке 13 показан световод 130. Этот световод 130 расположен вокруг датчика 120, находящегося у первого дистального конца световода 130. Световод 130 содержит второй дистальный конец, который ориентирован под углом по отношению к окну 140. В показанном варианте осуществления окно 140 вблизи излучателя 110 и датчика 120 и над ними. Излучатель 110 и датчик 120 подсоединены к плате 150 процессора. Как показано, излучатель 110 подсоединен к плате 150 процессора двумя выводами 110а, 110b. Описанный со ссылкой на фиг. 1 дисплей 12 также соединен с платой 150 процессора. Интерфейс 10 включает в себя крышку 14, которая соединена с разделителем 14s. Этот разделитель 14s удерживает окно 140, которое расположено на расстоянии от излучателя 110 и датчика 120.
В варианте осуществления по фиг. 2 излучатель 110 и датчик 120 находятся вблизи и по существу в одной плоскости друг с другом. В альтернативных вариантах осуществления излучатель 110 и датчик 120 могут не быть рядом друг с другом или же могут не лежать в одной плоскости. Например, датчик 120 мог бы быть ориентирован под углом по отношению к излучателю 110. Соответственно, излучатель 110 может испускать свет в направлении, которое отражает этот свет. Ориентация датчика 120 может быть требуемой для того чтобы, например, максимизировать отраженный свет, который принимается датчиком 120. Излучатель 110 и датчик 120 могут быть также расположены на расстоянии друг от друга. Например, может быть желательно подсоединить излучатель 110 к плате 150 процессора на расстоянии от датчика 120. Дополнительно или альтернативно, излучатель 110 и датчик 120 могут быть подсоединены к разным платам 150 процессора. В этом и в других вариантах осуществления датчик 120 принимает свет, отраженный окном 140.
В показанном варианте осуществления окно 140 имеет плоскую круговую форму, и выполнено из прозрачного материала, такого как стекло, хотя могут быть использованы любые подходящие формы и материалы. В альтернативных вариантах осуществления окно 140 может быть выполнено из других материалов, таких как композитные материалы. В этих и в других вариантах осуществления окно 140 может отражать одну или более частей света, испущенного излучателем 110 в направлении датчика 120, что более подробно будет пояснено далее со ссылкой на фиг. 3. В других вариантах осуществления окно 140 может не использоваться. Например, свет может отражаться чем-нибудь другим, а не окном 140, например, окошком 13, или рассеиваться внешним окружением. Соответственно, отражено может быть лишь небольшое или пренебрежимо малое количество света. Этот или другой отраженный свет может быть получен датчиком 120, подсоединенным к плате 150 процессора.
Эта плата 150 процессора может быть способна конфигурировать световой отражательный адаптивный датчик 100 касания. Например, плата 150 процессора может быть печатной платой (ПП), которая включает в себя память, один или более процессоров, проводной монтаж или тому подобное (не показано), которые способны, по отдельности или в комбинации друг с другом, конфигурировать световой отражательный адаптивный датчик 100 касания. Например, один или более процессоров в плате 150 процессора может исполнять программу, состоящую из одного или более кодов, которые считывают и изменяют данные, посылают и принимают сигналы, осуществляют связь с другими платами процессора и т.п. В этих и в других вариантах осуществления плата 150 процессора может конфигурировать световой отражательный адаптивный датчик 100 касания на обнаружение истинно нажатой клавиши, что далее, будет описано более подробно.
Фиг. 3 показывает вид со стороны упрощенного представления светового отражательного адаптивного датчика 100 касания. Свет от излучателя 110 отражается окном 140. Как показано, свет отражается внутренней поверхностью 140i окна и внешней поверхностью 140о окна. Свет RLI, отраженный от внутренней поверхности окна 140i и свет RLO, отраженный от внешней поверхности окна, в качестве примера показаны в виде путей одиночных световых лучей, но он может быть представлен в любом ином виде. Хотя на фиг. 3 и не показано, описанный со ссылкой на фиг. 2 разделитель 14s удерживает окно 140, удаленное от излучателя 110 и датчика 120. Вблизи поверхности 140о внешнего окна 140 изображен палец оператора О. Хотя это и не показано, свет от излучателя 110 может быть отражен в направлении датчика 120 также и пальцем оператора O.
Параметры светового отражательного адаптивного датчика 100 касания могут изменяться в зависимости от таких факторов, как условия окружающей среды, допуски на элементы и электрическая мощность. Например, расстояние между поверхностями 140i, 140о и между излучателем 110 и датчиком 120 может изменяться от продукта к продукту. Часть света, отраженная от окна 140, также может изменяться от продукта к продукту. Дополнительно или альтернативно, может также изменяться световая амплитуда (например, интенсивность, яркость и т.д.) от излучателя 110, даже в пределах одного и того же продукта. В некоторых вариантах осуществления изобретения световая амплитуда может соответствовать факторам окружающей среды, таким как окружающая температура. Когда окружающая температура увеличивается, световая амплитуда может уменьшаться. Колебания электрической мощности, подаваемой на излучатель 110 посредством платы 150 процессора, также могут вызывать изменение световой амплитуды из излучателя 110. Эти и другие изменения параметров могут вызывать изменение световой амплитуды отраженного света RLI, RLO, а также света O, отраженного от пальца оператора. Как будет описано более подробно далее, на обнаружение пальца O оператора эти изменения не влияют.
Фиг. 4 показывает представление светового отражательного адаптивного датчика 400 касания в соответствии с вариантом исполнения в виде блок-схемы. Этот световой отражательный адаптивный датчик 400 касания содержит схематичные представления иллюстративных компонентов и функций, описанных ранее со ссылками на фиг. 1-3. Световой отражательный адаптивный датчик 400 касания может также представлять собой другие варианты осуществления. Как показано, световой отражательный адаптивный датчик 400 касания включает в себя датчик 410, подсоединенный к процессору 420. Датчик 410 может представлять собой датчик 120, описанный со ссылкой на фиг. 2 и 3. Процессор 420 может представлять собой один или несколько процессоров на плате 150 процессора, описанной со ссылкой на фиг. 2 и 3. Процессор 420 показан как имеющий фильтр 422, блок 424 контроля и настройки, и блок 426 обнаружения с регулируемым окном. Процессор 420, кроме того, включает в себя блок 428 временнóго управления, который подсоединен к датчику 410.
Датчик 410 обнаруживает свет, отраженный окном 140 и пальцем оператора О. Свет, отраженный от окна 140, может быть таким же, как и отраженный свет RLI, RLО, описанный ранее со ссылкой на фиг. 3 или любой другой отраженный свет. В показанном варианте осуществления датчик 410 представляет собой фотоэлектрический датчик, который преобразует световую амплитуду в электрический сигнал. Этот электрический сигнал может быть связан со световой амплитудой. Например, напряжение электрического сигнала может иметь линейную связь со световой амплитудой. То есть, для каждого единичного увеличения световой амплитуды существует соответствующее единичное увеличение напряжения электрического сигнала. Со световой амплитудой могут быть связаны другие параметры электрического сигнала. В показанном варианте осуществления электрический сигнал посылается на фильтр 422.
Фильтр 422 удаляет из электрического сигнала шум. Например, электрический сигнал может содержать обусловленные перекрестными помехами или другими нежелательными связями переходные флуктуации с высокочастотными составляющими. Соответственно, фильтр 422 может быть фильтром нижних частот с частотой отсечки, которая ниже, чем эти высокочастотные составляющие. Частота отсечки также может быть большей, чем наибольшая ожидаемая частота электрического сигнала. Например, электрический сигнал может быть электрическим сигналом постоянного тока, с напряжением, которое связано с измеренной световой амплитудой. Фильтр нижних частот может удалять нежелательные высокочастотные составляющие, в то же время позволяя передавать в блок 424 контроля и настройки электрический сигнал постоянного тока с напряжением, которое связано с измеренной световой амплитудой.
Блок 424 контроля и настройки выполняет усредненную настройку электрического сигнала, подаваемого фильтром 422. Блок 424 контроля и настройки может представлять собой цифровую схему, которая принимает электрический сигнал. Этот электрический сигнал может сравниваться с порогом превышения для определения, имело ли место превышение. Превышение обычно имеет место тогда, когда электрический сигнал превышает порог превышения. Например, порогом превышения может быть уровень напряжения, который превышен электрическим сигналом. Блок 424 контроля и настройки может также настраивать скользящее среднее измеренных световых амплитуд. Блок 424 контроля и настройки может посылать электрический сигнал, измеренные световые амплитуды и/или превышения в блок 426 обнаружения с регулируемым окном.
В блоке 426 обнаружения с регулируемым окном превышения могут сравниваться с порогом нажатия клавиши, чтобы зарегистрировать истинное нажатие клавиши. Истинное нажатие клавиши имеет место тогда, когда оператор О нажимает на окно 140. Истинное нажатие клавиши имеет связанные с ним характеристики, такие как соответствующее увеличение измеренной световой амплитуды. Эта и другие характеристики могут быть измерены световым отражательным адаптивным датчиком 100 касания для регистрации истинного нажатия клавиши, как это будет описано далее.
Фиг. 5 показывает способ 500 конфигурирования светового отражательного адаптивного датчика 100, 400 касания в соответствии с вариантом осуществления. Способ 500 начинается с этапа 510, на котором включается излучатель 110. В показанном варианте осуществления излучатель 110 представляет собой инфракрасный (ИК) излучатель. После этапа 510 на этапе 520 способ 500 ожидает окончания времени нарастания. По завершении времени нарастания датчика 120, 410 способ на этапе 530 измеряет световую амплитуду отраженного света RLI, RLO. Измеренная световая амплитуда на этапе 540 может быть сравнена с порогом превышения. Если сравнение указывает, что измеренная световая амплитуда меньше, чем порог превышения, то способ 500 на этапе 542а вычисляет скользящее среднее, а на этапе 542b вычисляет порог превышения. Если сравнение показывает, что измеренное отражение света больше, чем порог превышения, тогда на этапе 544a величина счета превышения увеличивается на единицу, а на этапе 544b период усреднения переустанавливается.
Продолжая осуществление способа 500, на этапе 550 счет превышения сравнивается с порогом нажатия клавиши. Если сравнение показывает, что счет превышения больше, чем порог нажатия клавиши, то на этапе 552а обнаруживается истинное нажатие клавиши, а на этапе 552b порог нажатия клавиши уменьшается, чтобы реализовать гистерезис клавиши. На этапе 550 способ 500 выполняет возврат к началу цикла, чтобы на этапе 530 измерить световую амплитуду. Если больше данных не требуется, то на этапе 560 излучатель 110 может быть выключен. Далее более подробно описаны взятые в качестве примера подробности каждого этапа способа 500, такие как, например, скользящее среднее значение, порог нажатия клавиши, счет превышения и период усреднения.
Шаг 510, который включает излучатель 110, может осуществляться, когда интерфейс 10 получает команду на прием входного сигнала от оператора O. Например, на связи с интерфейсом 10 может находиться удаленный контроллер (не показан). Этот удаленный контроллер мог бы передавать данные на интерфейс 10 обычным образом. В некоторых ситуациях, в таких как, когда требуется локальное управление вибрационным измерителем, интерфейс 10 мог бы получить команду от этого удаленного контроллера на прием данных от интерфейса 10. Эта команда может активизировать интерфейс 10 на подачу питания на излучатель 110. По получении питания, способ 500 может на этапе 520 ожидать окончания времени нарастания датчика.
Этап 520 может включать в себя ожидание увеличения электрического сигнала датчика 120, 410 до стабильной величины. Этап 520 может быть необходим для излучателей 110 определенных видов. Например, после того, как излучатель 110 начинает получать питание, световая амплитуда от излучателя 110 возрастает до стабильной величины. После того как датчик 120, 410 обнаруживает световую амплитуду отраженного света, этот датчик 120, 410 также будет иметь время нарастания. Время нарастания датчика 120, 410 могут вызвать также другие факторы. Соответственно, эти факторы не могут влиять на результаты измерений, которые проводятся после этапа 520.
На этапе 530 датчик 120, 410 может принимать свет, отраженный окном 140. Датчик 120, 410 может также принимать свет, отраженный от пальца оператора О. Датчик 120, 410 создает электрический сигнал, который передается на плату 150 процессора через выводы 122а, 122b. Этот электрический сигнал может быть пропорционален световой амплитуде, принимаемой датчиком 120, 410. Этот электрический сигнал может называться измеренной световой амплитудой. Измеренная световая амплитуда может быть больше, если отраженный свет включает в себя свет, отраженный пальцем оператора О. При таком понимании измеренную световую амплитуду можно сравнивать с порогом превышения.
На этапе 540 измеренная световая амплитуда может сравниваться с порогом превышения, чтобы определить, произошло ли превышение. В показанном варианте осуществления сравнение производится для определения, является ли измеренная световая амплитуда больше, чем порог превышения. Например, напряжение электрического сигнала от датчика 120, 410 может сравниваться с напряжением порога превышения. Если сравнение указывает, что превышение произошло, то способ 500 на этапе 542а обновляет скользящее среднее и на этапе 542b вычисляет порог превышения.
На этапе 542а скользящее среднее измеренной световой амплитуды обновляется в соответствии с самой последней измеренной световой амплитуды, определенной на этапе 530. Это скользящее среднее может быть средней амплитудой напряжения электрического сигнала от датчика 120, 410. То есть, в этом варианте осуществления скользящее среднее является суммой амплитуд напряжения, деленной на размер выборки. Размер выборки представляет собой число амплитуд напряжения, которые были сложены вместе для получения скользящего среднего. Размер выборки может быть определенным заранее, самонастраивающимся, или изменяемым по ходу осуществления способа 500. В варианте осуществления способа 500 самое последнее значение измерение световой амплитуды добавляется к выборке, а самое раннее измерение световой амплитуды из выборки выбрасывается. После того как скользящее среднее будет обновлено, порог превышения может быть пересчитан.
На этапе 542а обновленное скользящее среднее может быть использовано для вычисления порога превышения. Порог превышения представляет собой динамическую величину, вычисленную на основе скользящего среднего измеренных световых амплитуд. Например, порог превышения пропорционален добавленной к скользящему среднему скалярной величине. Кроме того, порог превышения может быть основан на других факторах, таких как чувствительность каждого светового отражательного адаптивного датчика 100, 400 касания. Чувствительность каждого светового отражательного адаптивного датчика 100, 400 касания может быть коррелированна со световой амплитудой, излучаемой излучателем 110, чувствительностью датчика 120, 410, прозрачностью окна 140, или тому подобным.
На этапе 540, если измеренная световая амплитуда больше, чем порог превышения, то способ 500 на этапе 544а увеличивает значение счета превышения, а на этапе 544b переустанавливает период осреднения. На этапе 544a счет превышения увеличен для счета числа превышений, которые имели место в пределах скользящего окна обнаружения. Скользящее окно обнаружения имеет конфигурируемый размер. Например, скользящее окно обнаружения может быть равно четырем последним измеренным световым амплитудам. После увеличения на этапе 544a счета превышения на этапе 544b метод 500 переустанавливает период осреднения.
На этапе 544b способ 500 не обновляет скользящее среднее самой последней измеренной световой амплитудой. Самая последняя измеренная световая амплитуда в дополнение к свету RLI, RLO, отраженному окном 140, включает в себя свет, отраженный от пальца оператора O. Скользящее среднее представляет собой среднее значение света RLI, RLO, отраженного окном 140. Соответственно, скользящее среднее не обновляется измеренными световыми амплитудами, которые посчитаны как превышения, поскольку измеренные световые амплитуды содержат свет, отраженный пальцем оператора О. На этапе 544b период усреднения переустанавливается, чтобы включать в себя измеренные световые амплитуды, которые не содержат свет, отраженный пальцем оператора О.
На этапе 550 способ 500 определяет истинное нажатие клавиши, которое произошло, если счет превышений больше, чем порог нажатия клавиши. Если сравнение показывает, что нажатия клавиши не произошло, то способ 500 может вернуться к началу цикла - к этапу 530 для измерения отражения света. Если сравнение между счетом превышений и порогом нажатия клавиши указывает, что порог нажатия клавиши превышен, то способ 500 переходит к этапу 552a и обнаруживает нажатие клавиши.
На этапе 552а, блок 424 контроля и настройки может обнаружить истинное нажатие клавиши для выполнения функций, связанных с истинным нажатием клавиши. Например, истинное нажатие клавиши может быть связано с функцией выбора меню. Функция выбора меню может представлять собой выбор выделенного элемента в меню. Дисплей 12 может отображать оператору О опцию меню. Оператор О может прокручивать меню с выделением опций меню. Функции прокрутки могут быть связаны с другим световым отражательным адаптивным датчиком 100 касания, описанным со ссылкой на фиг. 1.
На этапе 552b используется гистерезис клавиши, чтобы точно обнаружить нажатие клавиши. Гистерезис клавиши основан на асимметричных свойствах порога нажатия клавиши. Например, для того чтобы зарегистрировать истинное нажатие клавиши, может потребоваться большее количество превышений, чем это требуется для поддержания зарегистрированного истинного нажатия клавиши. Использование гистерезиса клавиши может быть осуществлено посредством изменения порога нажатия клавиши после того, как было зарегистрировано истинное нажатие клавиши. Например, для того чтобы зарегистрировать истинное нажатие клавиши, может потребоваться четыре превышения в пределах скользящего окна обнаружения. Далее способ 500 может уменьшить количество превышений, требуемых для того чтобы сохранить условие истинного нажатия клавиши, например, до двух.
После этапа 552b способ 500 может завершиться выключением на этапе 560 излучателя 110. Способ 500 может выключить излучатель 110 на этапе 560, когда оператор O или удаленный контроллер пошлет в интерфейс 10 команду на прекращение приема данных от интерфейса 10. Кроме того, способ 500 может также вернуться к этапу 530, на котором может быть измерена световая амплитуда и добавлена к выборке, как описано ранее, или в альтернативных вариантах осуществления. Далее со ссылкой на фиг. 6 описываются иллюстративные варианты выборки измерений, а также порога превышения, порога нажатия клавиши и скользящего среднего.
AVG
TH
t
Фиг. 6 показывает график 600 с осью 610 времени t, с осью 620 амплитуды А и с группой кривых. График 600 содержит измеренные световые амплитуды 630. Эти измеренные световые амплитуды 630 представляют собой ряд точек данных, обозначенных на графике 600 значком "×". Кроме того, график 600 включает в себя также скользящее среднее 640, обозначенное A, и порог превышения, обозначенный A. Измеренные световые амплитуды 630 показаны как последовательно полученные во времени .
Измеренные световые амплитуды 630 могут быть выборками электрического сигнала, который подается датчиком 120, 410 в блок 424 контроля и настройки. Эти измеренные световые амплитуды 630 могут быть выражены в единицах амплитуды A. А амплитуда A может быть выражена в любых подходящих единицах, таких как единицы напряжения постоянного тока амплитуды электрического сигнала, подаваемого датчиком 120, 410, единицы световой амплитудой принимаемого датчиком 120, 410 света и т.п. Амплитуда A, показанная на графике 600, выражена в единицах вольт, что представляет собой амплитуду в вольтах напряжения постоянного тока электрического сигнала, подаваемого датчиком 120, 410. Как описано выше со ссылкой на фиг. 5, исходя из измеренных световых амплитуд 630, могут вычисляться скользящее среднее 640 и порог 650 превышения
Как можно видеть на графике 600, скользящее среднее 640 и порог 650 превышения имеют тенденцию к снижению. Скользящее среднее 640 и порог 650 превышения могут иметь тенденцию к снижению относительно их начальных значений 642, 652, поскольку они вычисляются из измеренных световых амплитуд 630. Измеренные световые амплитуды 630 также могли бы иметь тенденцию к снижению, - по многим причинам, например, по такой как увеличение окружающей температуры. Увеличение окружающей температуры может вызвать снижение интенсивности излучения излучателя 110. Соответственно, измеренные световые амплитуды 630 со временем уменьшаются. В альтернативных вариантах осуществления скользящее среднее 640 и порог 650 превышения могут быть вычислены из измеренных световых амплитуд 630 при наличии в альтернативных вариантах осуществления любых других тенденций. Хотя некоторые из выборок измеренных световых амплитуд, показанных на графике 600, вроде бы, не следуют тенденции нескольких выборок, такие выборки связаны с превышениями. Как будет объяснено более подробно далее, скользящее среднее 640 может не включать в себя эти выборки.
Скользящее среднее 640 может быть вычислено, исходя из измеренных световых амплитуд 630, которые не выше порога 650 превышения. Например, на фиг. 6 показан иллюстративный набор 632 скользящего среднего, состоящий из пяти измеренных световых амплитуд 630. Этот набор 632 скользящего среднего показан в виде последовательно измеренных световых амплитуд 630, содержащих пять самых последних измеренных световых амплитуд 630. Скользящее среднее 640 вычислено, исходя из суммы набора 632 скользящего среднего, которая поделена на количество измеренных световых амплитуд 630 в наборе 632 скользящего среднего. Этот набор 632 скользящего среднего показан как имеющий место до истинного нажатия клавиши. Истинное нажатие клавиши показано на фиг. 6 как состоящее из набора 634 нажатия клавиши и набора 636 с пониженным порогом нажатия клавиши.
Набор 634 нажатия клавиши показан как состоящий из четырех измеренных световых амплитуд 630, которые выше порога 650 превышения. Эти четыре измеренные световые амплитуды 630 посчитаны как превышения. В показанном варианте осуществления истинное нажатие клавиши зарегистрировано тогда, когда посчитаны четыре последовательных превышения. Однако, в альтернативных вариантах осуществления истинное нажатие клавиши может содержать большее или меньшее количество превышений. Дополнительно или альтернативно, в качестве истинного нажатия клавиши может быть зарегистрировано отношение превышений (например, три из пяти и т.д.). Соответственно, истинное нажатие клавиши регистрируется по самым последним измеренным световым амплитудам 630 в наборе 634 нажатия клавиши. За этим набором 634 нажатия клавиши следует набор 636 с пониженным порогом нажатия клавиши, состоящий из четырех измеренных световых амплитуд 630. Как можно видеть, две из измеренных световых амплитуд 630 - ниже порога 650 превышения.
Набор 636 световых амплитуд с пониженным порогом нажатия клавиши иллюстрирует взятую в качестве примера реализацию гистерезиса клавиши. В показанном варианте осуществления истинное нажатие клавиши все-таки зарегистрировано, хотя две из измеренных световых амплитуд 630 ниже порога 650 превышения. Набор 636 с пониженным порогом нажатия клавиши показан как требующий наличия только двух из самых последних трех измеренных световых амплитуд 630, которые превышают порог 650 превышения. Соответственно, истинное нажатие клавиши остается зарегистрировано, даже если одна из измеренных световых амплитуд 630 ниже порога 650 превышения. Гистерезис клавиши препятствует возникновению ошибок, обусловленных кратковременными событиями, такими как какой-либо блик, не имеющими отношения к истинному нажатию клавиши.
График 600 показывает также, каким образом в соответствии с вариантом осуществления, скользящее среднее значение 640 не может быть обновлено, если измеренные световые амплитуды 630 выше порога 650 превышения. Например, скользящее среднее 640 набора 634 нажатия клавиши не имеет разнонаправленных тенденций, даже если измеренные световые амплитуды 630 выше порога 650 превышения. Вместо этого, скользящее среднее 640 продолжает тенденцию снижения. Как можно видеть, скользящее среднее 640 не имеет разнонаправленных тенденций в наборе 636 с пониженным порогом нажатия клавиши, даже если две из трех измеренных световых амплитуд 630 выше порога 650 превышения.
Приведенное выше описание, касающееся на фиг. 6, относится к одинарному световому отражательному адаптивному датчику 100 касания. Как можно понять, каждый из показанных на фиг. 1 световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания может быть сконфигурирован независимо от других, как будет описано далее со ссылкой на фиг. 7.
Фиг. 7 показывает показан график 700 с осью 710 времени t, с осью 720 амплитуды А и с кривой 730. Эта кривая 730 представляет собой измеренную во времени величину отраженного света четырех световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания. Как показано, кривая 730 состоит из четырех измерительных сигналов от 730а до 730d датчиков. Кроме того, на фиг. 7 показаны четыре порога от 740а до 740d превышения. Эти четыре порога превышения от 740а до 740d имеют разные величины. Хотя показаны четыре измерительных сигнала от 730а до 730d датчиков и четыре порога от 740а до 740d превышения, в альтернативных вариантах осуществления может быть использовано их большее или меньшее количество, например, альтернативные интерфейсы используют большее или меньшее количество световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания.
В варианте осуществления по фиг. 7 четыре измерительных сигнала от 730а до 730d датчиков и четыре порога превышения от 740а до 740d соответствуют показанным на фиг. 1 четырем световым отражательным адаптивным датчикам 100 касания. Например, первый измерительный сигнал 730а может соответствовать первому световому отражательному адаптивному датчику 100 касания с правой стороны показанного на фиг. 1 интерфейса 10. Остальные три измерительных сигнала от 730b до 730d могут соответствовать другим световым отражательным адаптивным датчикам 100 касания. Более конкретно, - при перемещении по фиг. 1 влево остальные три световых отражательных адаптивных датчика 100 касания могут называться вторым, третьим и четвертым световыми отражательными адаптивными датчиками 100 касания.
Показанная на фиг. 7 кривая 730 может быть получена последовательным измерением величины отраженного света каждым из показанных на фиг. 1 световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания. Для того чтобы сформировать измерительный сигнал 730а первого датчика, к первому световому отражательному адаптивному датчику 100 касания может быть, например, подсоединен аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который подсоединен ко второму световому отражательному адаптивному датчику 100 касания, чтобы сформировать измерительный сигнал 730b второго датчика. Кроме того, могли бы быть взяты измерения третьего и четвертого световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания, чтобы сформировать измерительные сигналы 730с и 730d третьего и четвертого датчиков. Для иллюстрации независимого конфигурирования четырех показанных на фиг. 1 световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания могли бы быть использованы и другие способы измерения.
Как можно понять из фиг. 7, второй световой отражательный адаптивный датчик 100 касания нажат. Первый, третий, и четвертый световые отражательные адаптивные датчики 100 касания не нажаты. В результате измерительный сигнал 730b второго датчика - больше чем соответствующий порог 740b превышения. Поэтому измерительный сигнал 730b второго датчика посчитан как превышение, в то время как измерительные сигналы 730a, 730c и 730d трех других датчиков - нет. Эти измерительные сигналы 730a, 730c и 730d трех других датчиков обусловлены светом, отраженным от окна 140, какого-то другого объекта, от окружающей среды и т.п., но не содержат свет, отраженный, например, пальцем оператора. Такой отраженный свет не регистрируется как превышение.
Кроме того, фиг. 7 также показывает, что измеренная амплитуда отраженного света каждого светового отражательного адаптивного датчика 100 касания может быть разной. Например, измерительный сигнал 730а первого датчика имеет измеренную амплитуду отраженного света, которая меньше, чем, например, измерительный сигнал 730с третьего датчика. Это может быть обусловлено различными факторами, такими как то, что отражательная способность окна 140 около третьего светового отражательного адаптивного датчика 100 касания является большей. Кроме того, могут быть разными также и пороги от 740а до 740d превышения. Например, первый порог 740а превышения меньше, чем второй порог 740b превышения. Это может быть обусловлено, например, независимым вычислением платой 150 процессора скользящего среднего и порогов превышения для каждого из световых отражательных адаптивных датчиков касания.
Соответственно, истинно нажатая клавиша может "чувствовать согласованность" с оператором, даже если оператором нажимаются клавиши разных световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания. Например, последовательное нажатие оператором на каждую из клавиш может вызвать одно и то же увеличение измеренной амплитуды отраженного света. Поскольку увеличение измеренной амплитуды отраженного света может быть одним и тем же, то значение счета превышений, по которому регистрируется истинное нажатие клавиши, между разными световыми отражательными адаптивными датчиками 100 касания может быть согласованным. В результате, когда оператор последовательно нажимает клавиши разных световых отражательных адаптивных датчиков 100 касания, зарегистрированные нажатия клавиши также могут быть согласованными. Поэтому разные световые отражательные адаптивные датчики 100 касания могут "чувствовать" одно и то же, несмотря на различия в элементах, в окружающей среде и в других факторах, влияющих на отраженный свет RLI и RLO.
Вышеописанные варианты осуществления обеспечивают световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания. Как объяснялось выше, этот световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания может воспринимать свет, отраженный от окна 140 или от других объектов. Световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания может быть выполнен с возможностью преобразования воспринятого света в измеренную световую амплитуду. Измеренная световая амплитуда может быть использована для вычисления скользящего среднего 640 и порога превышения 650. Кроме того, на основе скользящего среднего 640 световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания может также настраивать порог превышения 650. Скользящее среднее 640 может быть основано на измеренных световых амплитудах 630 отраженного света RLI и RLO. Если, например, испускание излучателя 110 из-за увеличения окружающей температуры уменьшается, то скользящее среднее 640 также уменьшится. В некоторых вариантах осуществления измеренная световая амплитуда может быть незначительной, например, из-за того, что окно 140 не используется. Независимо от причины изменения измеренной световой амплитуды, порог превышения 650 может измениться аналогичным же образом (например, понизиться). Соответственно, даже если уменьшилось испускание излучателя 110 или изменилось количество отраженного света, световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания может правильно зарегистрировать истинное нажатия клавиши.
Дополнительно или альтернативно, световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания имеет конфигурируемые пороги, которые могут правильно регистрировать истинное нажатие клавиши. Например, порог нажатия клавиши может быть сконфигурирован на увеличение или на уменьшение количества превышений для регистрации истинного нажатия клавиши. В другом примере для того, чтобы уменьшить количество превышений, которые необходимы для регистрации истинного нажатия клавиши, может быть уменьшен размер скользящего окна. Кроме того, световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания может использовать гистерезис клавиши, чтобы гарантировать, что в конце истинного нажатия клавиши не будут зарегистрированы ошибочные измеренные световые амплитуды 630. Соответственно, световой отражательный адаптивный датчик 100, 400 касания может "чувствовать" бóльшую "согласованность" с оператором. В дополнение, - присутствующие на окне или рядом с окном 140 какие-либо объекты, такие как мусор или капельки воды, не могут вызвать достаточное количество превышений, которые могли бы быть зарегистрированы в качестве истинного нажатия клавиши. Соответственно, проходящая через интерфейс 10 ошибочная информация может быть сокращена или исключена вовсе.
Подробные описания приведенных выше вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, рассмотренных авторами изобретения и находящихся в пределах объема настоящего описания. Действительно, специалисты в данной области техники поймут, что некоторые элементы вышеописанных вариантов осуществления могут быть различным образом объединены или исключены с целью создания дополнительных вариантов осуществления, находящихся в рамках объема и смысла настоящего описания. Кроме того, обычным специалистам в данной области техники будет очевидно, что вышеописанные варианты осуществления изобретения могут быть - в целом или частично - объединены с целью создания дополнительных вариантов осуществления, находящихся в рамках объема и смысла настоящего описания.
Таким образом, как будет понятно специалистам в данной области техники, хотя здесь в целях иллюстрации описаны конкретные варианты осуществления изобретения, в пределах объема настоящего описания возможны различные эквивалентные модификации, поскольку будет понятно. Представленные здесь идеи могут быть приложены к другим световым отражательным адаптивным датчикам касания, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным на сопроводительных чертежах. Соответственно, объем вышеописанных вариантов осуществления должен быть определен из нижеследующих пунктов формулы изобретения.