[0001] L'invention concerne un dispositif électronique de commande à touches tactiles destiné à remplir une fonction de curseur pour tout type d'instrument électronique. Le dispositif comprend un nombre déterminé de touches tactiles de type capacitif et un circuit électronique de traitement des signaux de mesure fournis par les touches. Une plage sensible au toucher de chaque touche est disposée sur une première face d'une plaque isolante du dispositif. Chaque touche peut être ainsi activée par un doigt d'un utilisateur posé sur une seconde face opposée de la plaque en regard de ladite touche. De cette manière, une valeur capacitive fonction de la position du doigt sur la touche peut être définie afin d'être traitée en tant que signal de mesure par le circuit électronique de traitement.
[0002] Le dispositif peut être intégré dans un objet portable, tel qu'une montre, un téléphone, une télécommande ou une souris d'ordinateur par exemple en liaison sans fil avec un ordinateur. Le dispositif peut également être intégré dans un objet fixe, tel qu'un appareil de cuisson, une porte d'un bâtiment, un ordinateur ou divers autres instruments électroniques pour lesquels il est nécessaire de commander certaines fonctions ou de sélectionner divers menus.
[0003] Il a déjà été proposé par le passé des dispositifs munis d'une ou plusieurs touches tactiles notamment du type capacitif afin de mesurer par exemple la position précise du doigt sur la ou les touches tactiles. On peut citer à ce titre le document US 2003/0 028 346 qui décrit un curseur à touches capacitives pour un ordinateur personnel. Le curseur comprend deux touches capacitives, dont la plage sensible au toucher de chaque touche est sous la forme d'un triangle rectangle. Les deux touches sont sans contact dans une direction axiale l'une en regard de l'autre pour former un rectangle. Un ou deux oscillateurs sont connectés aux touches capacitives.
De ce fait, quand un doigt d'un utilisateur est placé sur les deux touches capacitives, une valeur de capacité est détectée pour chaque touche capacitive pour déterminer la position précise du doigt sur les touches. Lors d'un déplacement du doigt sur les deux touches capacitives dans une direction axiale, une variation inverse de valeur de capacité est détectée pour définir également une direction de déplacement du curseur.
[0004] Un inconvénient d'une telle solution est que le doigt doit être en contact sur les deux touches capacitives tout le long du trajet desdites touches afin de déterminer précisément une position. De plus, la précision de position du doigt sur les touches exige, pour effectuer une mesure de type analogique, un traitement de la fréquence des deux oscillateurs de manière très précise, ce qui complique la réalisation d'un tel curseur.
[0005] On peut citer également le document CH 627 615, qui décrit un dispositif d'entrée de données pour un instrument de petit volume, tel qu'une montre. Le dispositif comprend un capteur capacitif, qui est formé d'une base isolante et d'une seule plage sensible au toucher de forme triangulaire pour obtenir une variation de la valeur de capacité quand le doigt se déplace d'un sommet du triangle à sa base ou inversement. Même si une seule plage sensible est utilisée, le traitement électronique de la mesure de position est relativement compliqué pour déterminer une position précise du doigt ou son déplacement sur la touche tactile.
[0006] L'invention a donc pour but principal de fournir un dispositif électronique de commande à touches tactiles de conception simple et avec un traitement simplifié de l'information fournie par les touches tactiles afin de pallier les inconvénients de l'art antérieur cités ci-dessus.
[0007] A cet effet, l'invention concerne un dispositif électronique de commande cité ci-devant qui comprend les caractéristiques mentionnées dans la revendication 1.
[0008] Des formes d'exécution avantageuses du dispositif sont définies dans les revendications dépendantes 2 à 11.
[0009] Un avantage du dispositif électronique selon l'invention est qu'il permet de déterminer un nombre entier de positions supérieur au nombre de touches tactiles à disposition pour la commande de fonctions ou la sélection de divers menus par exemple. Le circuit de traitement est ainsi à même de détecter si le doigt d'un utilisateur est posé sur une seule touche tactile ou sur deux touches tactiles adjacentes. Pour ce faire, une comparaison dans le circuit de traitement est effectuée entre le signal de mesure représentatif de la valeur capacitive de chaque touche et un signal de référence représentatif d'une valeur capacitive de base de chaque touche non activée. Un seuil propre à chaque touche est ainsi défini à partir duquel le circuit de traitement peut déterminer si une ou deux touches adjacentes sont activées par un doigt d'un utilisateur.
[0010] Avantageusement, le nombre de positions d'un doigt sur les plages sensibles déterminées par le circuit de traitement est égal à 2N-1 pour un nombre N de touches tactiles. Le dispositif peut comprendre deux touches tactiles sous forme de L disposées tête-bêche dans une direction longitudinale afin de permettre au circuit électronique de traitement de déterminer trois positions.
[0011] Les plages sensibles des touches tactiles peuvent avantageusement être agencées les unes à la suite des autres avec une portion longitudinale de chaque plage disposée en regard et décalée dans la direction longitudinale d'une portion longitudinale d'une plage adjacente. Ceci permet de définir deux rangées de portions longitudinales. Chaque portion longitudinale d'une même rangée doit par contre être suffisamment espacée l'une de l'autre pour permettre à un doigt d'activer une seule touche ou deux touches adjacentes dans la direction longitudinale.
[0012] Dans une forme avantageuse de réalisation du dispositif, la première plage sensible et la dernière plage sensible de l'ensemble de plages sensibles ont une forme de L. La base de chaque L constitue une première position et une dernière position d'un doigt déterminées par le circuit de traitement. Les plages sensibles intermédiaires ont une forme de T et sont disposées tête-bêche les unes à la suite des autres entre la première plage et la dernière plage. Chaque barre du T constitue une portion longitudinale des plages sensibles intermédiaires.
[0013] Les buts, avantages et caractéristiques du dispositif de commande à touches tactiles apparaîtront mieux dans la description suivante en regard des dessins sur lesquels:
<tb>les fig. 1a et 1b<sep>représentent deux formes d'exécution de l'agencement des touches tactiles du dispositif de commande selon l'invention,
<tb>la fig. 2<sep>représente schématiquement les différents composants électroniques d'un circuit de traitement, qui est relié aux touches tactiles du dispositif de commande selon l'invention, et
<tb>la fig. 3<sep>représente le dispositif de commande selon l'invention intégré dans une montre pour une communication sans fil avec une station d'ordinateur.
[0014] La description suivante est relative à un dispositif électronique de commande à touches tactiles de type capacitif destiné à remplir notamment la fonction de curseur pour effectuer diverses opérations. Ce dispositif peut équiper tout instrument portable, tel qu'une montre, un téléphone portable, un organiseur, une souris d'ordinateur, ou également être monté dans un appareil électronique fixe, tel qu'un appareil de cuisson, une porte d'un bâtiment, un ordinateur ou divers autres instruments électroniques. Plusieurs composants du dispositif électronique de commande, qui sont bien connus de l'homme du métier dans ce domaine technique, ne sont relatés que de manière simplifiée.
[0015] La fig. 1a montre de manière simplifiée une première forme d'exécution d'un ensemble de touches tactiles 10 du dispositif électronique de commande. Les touches tactiles sont reliées à un circuit électronique de traitement du dispositif de commande décrit ci-après en référence à la fig. 2. Le circuit électronique de traitement permet de traiter les signaux de mesure fournis par les touches de manière à permettre au dispositif de déterminer un nombre entier de positions d'un doigt d'un utilisateur sur les touches plus important que le nombre desdites touches. De préférence, le nombre de positions déterminées par le dispositif est égal à 2N-1 pour N touches tactiles.
[0016] Dans cette première forme d'exécution, il est utilisé deux touches tactiles C1, C2 dont la plage sensible ou électrode de chaque touche a une forme de L de dimension équivalente. Dans ce cas, le dispositif électronique est en mesure de déterminer trois positions d'un doigt sur les touches tactiles. Ces touches tactiles C1, C2 sont disposées dans une direction longitudinale, indiquée par une flèche, avec les deux plages sensibles montées tête-bêche. La dimension et l'agencement de chaque plage sensible dans la direction longitudinale doivent être définis de telle manière à permettre à un doigt d'un utilisateur d'activer facilement une seule touche tactile C1 ou C2, ou les deux touches tactiles.
[0017] Pour représenter symboliquement la dimension de chaque plage et chaque position déterminée par le circuit de traitement du dispositif, la surface moyenne de contact de l'extrémité d'un doigt D est représentée par des parties hachurées en forme d'ovale sur la fig. 1a. Lors d'un déplacement du doigt dans la direction longitudinale sur les deux touches tactiles C1 et C2, le doigt peut activer tout d'abord la touche C1 uniquement sur la base du L de la première plage sensible déterminant une première position référencée "1". Ensuite le doigt peut activer les deux touches C1 et C2 sur une portion intermédiaire des plages sensibles de l'ensemble des touches tactiles déterminant une seconde position référencée "2".
Enfin, le doigt peut activer la touche C2 uniquement sur la base du L de la seconde plage sensible déterminant une troisième position référencée "3".
[0018] La surface de contact du doigt D sur une touche tactile modifie la valeur de la capacité, ce qui est traité par le circuit de traitement expliqué ci-après. La touche est considérée comme activée par le doigt d'un utilisateur, si sa valeur de capacité dépasse une valeur de capacité de base correspondant à la valeur de la capacité parasite de la touche initialement non activée. De ce fait en fonction de la valeur de cette capacité de base mémorisée pour chaque touche, la surface de contact du doigt peut empiéter très légèrement sur la seconde plage sensible C2 pour déterminer la première position "1".
La seconde position "2" du doigt sur la portion intermédiaire des deux touches tactiles C1 et C2 est déterminée par le circuit de traitement si la valeur de capacité de chaque touche activée dépasse d'une certaine valeur déterminée la valeur de capacité de base de chaque touche. Pour la troisième position "3", la surface de contact du doigt D peut empiéter très légèrement sur la première plage sensible C1.
[0019] La largeur de l'ensemble des deux touches tactiles, vue dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale, peut être supérieure ou égale à la largeur moyenne de contact du doigt sur les touches tactiles. Cette largeur peut être comprise par exemple entre 5 mm et 15 mm, mais d'autres largeurs peuvent être définies en fonction de la taille de l'instrument dans lequel le dispositif est monté. La longueur de l'ensemble des deux touches tactiles peut être comprise par exemple entre 15 mm et 45 mm tout en permettant au doigt d'activer sans difficulté une seule touche ou les deux touches pour la détermination des trois positions. L'espace entre les deux plages sensibles ou électrodes doit être suffisant pour limiter la capacité parasite entre les deux plages. L'espace séparant les deux plages sensibles C1 et C2 peut être de l'ordre de 1 mm par exemple.
[0020] Il est à noter que chaque plage sensible peut être réalisée avec un matériau conducteur transparent, si les plages sensibles doivent être disposées sur une face intérieure d'un verre de montre par exemple. Toutefois, de simples plages sensibles métalliques peuvent également être prévues si elles sont disposées sur une face intérieure d'une plaque isolante opaque, dans le cas où le dispositif électronique équipe par exemple une souris d'ordinateur.
[0021] Il peut être prévu des moyens de guidage, non représentés, sur le verre de montre ou sur la plaque isolante pour faciliter le déplacement du doigt D dans la direction longitudinale du dispositif. Ces moyens de guidage peuvent être constitués par une creusure longitudinale sur la face extérieure de la plaque isolante, ou par une ligne en saillie. Le profil de la creusure, vu transversalement, peut être adapté à la forme du doigt. Les moyens de guidage peuvent être également constitués simplement par une indication visuelle placée dans la direction longitudinale au-dessus des touches tactiles.
[0022] Le dispositif électronique de commande permet de remplir la fonction de curseur, c'est-à-dire qu'une commande spécifique est exécutée sur chaque position du doigt sur les touches tactiles déterminée par le circuit de traitement. Diverses opérations peuvent être commandées par les touches tactiles à savoir la sélection de différents menus ou de données à visualiser sur un écran d'affichage, la commande d'exécution d'une fonction spécifique ou d'une durée de fonctionnement déterminée, la validation ou confirmation de données introduites ou d'autres opérations.
[0023] Le circuit électronique de traitement du dispositif peut être également susceptible de détecter la présence du doigt après un laps de temps déterminé sur une touche ou deux touches adjacentes de manière à valider une fonction sélectionnée ou une commande à exécuter. Le circuit de traitement peut être également susceptible de détecter une séquence de différentes positions du doigt sur des touches activées de manière à valider une fonction sélectionnée ou une commande spécifique à exécuter.
[0024] La fig. 1b représente de manière simplifiée une seconde forme d'exécution d'un ensemble de touches tactiles 10 du dispositif électronique de commande. Les touches tactiles sont reliées à un circuit électronique de traitement du dispositif de commande décrit ci-après en référence à la fig. 2. Toutes les caractéristiques spécifiques définies pour la première forme d'exécution sont équivalentes pour cette seconde forme d'exécution. De ce fait par simplification pour cette seconde forme d'exécution, il ne sera décrit que l'agencement des touches tactiles du dispositif.
[0025] Dans cette seconde forme d'exécution, il est utilisé cinq touches tactiles C1 à C5 agencées dans une direction longitudinale indiquée par la flèche. Avec ces cinq plages sensibles C1 à C5, le circuit électronique de traitement du dispositif est en mesure de déterminer neuf positions du doigt D sur les touches tactiles. Les différentes positions du doigt D déterminées par le circuit de traitement sont référencées de "1" à "9". La dimension de l'ensemble de touches tactiles est représentée symboliquement par la surface moyenne de contact de l'extrémité d'un doigt D, qui est représentée par une partie hachurée en forme d'ovale sur la fig. 1b.
[0026] Les plages sensibles des touches tactiles C1 à C5 sont agencées dans la direction longitudinale avec une portion longitudinale de chaque plage disposée en regard et décalée d'une portion longitudinale d'une plage adjacente. Ceci permet de définir deux rangées de portions longitudinales. Chaque portion longitudinale d'une même rangée étant suffisamment espacée l'une de l'autre pour permettre à un doigt d'activer une seule touche ou deux touches adjacentes des deux rangées dans la direction longitudinale. De ce fait, l'ensemble des touches tactiles pourrait n'être constitué que de plages sensibles de forme rectangulaire.
[0027] Cependant dans cette seconde forme d'exécution, la première plage sensible C1 et la dernière plage sensible C5 de l'ensemble de touches tactiles ont une forme de L. La base de chaque L constitue une première position "1" et une dernière position "9" d'un doigt déterminées par le circuit de traitement. Les plages sensibles intermédiaires C2 à C4 ont par contre une forme de T. Ces plages intermédiaires sont disposées tête-bêche les unes à la suite des autres entre la première plage sensible et la dernière plage sensible. La barre de chaque T constitue une portion longitudinale des plages sensibles intermédiaires.
[0028] Bien entendu, le nombre N de touches tactiles peut être différent des deux formes d'exécution présentées tout en permettant au circuit de traitement du dispositif de déterminer un nombre 2N-1 de positions du doigt sur les touches tactiles. La forme de chaque plage sensible peut également être différente d'une forme de L ou de T ou d'une forme rectangulaire. Les touches tactiles peuvent prendre la forme de secteurs annulaires ou être de forme ovale ou polygonale.
[0029] Le dispositif électronique de commande 1 est expliqué ci-après en référence à la fig. 2. Le dispositif électronique de commande comprend principalement l'ensemble de touches tactiles ou capteurs capacitifs 10, qui est relié à un circuit de traitement 2 des signaux de mesure fournis par les touches tactiles. Comme le circuit de traitement se base en partie sur une forme d'exécution décrite en référence à la fig. 5dans le document EP 1 324 162 du même Demandeur, qui est incorporé ici par référence, il sera décrit de manière simplifiée.
[0030] Le circuit électronique de traitement 2 comprend tout d'abord un multiplexeur 3, à l'entrée duquel sont connectées toutes les touches tactiles, dont chaque plage sensible constitue une première électrode d'un condensateur, un bloc analogique à oscillateur 9 et un bloc logique de mesure et de comparaison 4. Le bloc analogique 9 comprend un oscillateur commandé en tension, qui est connecté à la sortie du multiplexeur 3. Le multiplexeur a pour tâche de connecter successivement et périodiquement chaque touche tactile à l'entrée de l'oscillateur en fonction de mots binaires de commande fournis par le bloc logique de mesure et de comparaison 4.
[0031] Comme l'oscillateur est de préférence un oscillateur du type RC, la valeur capacitive de chaque plage sensible des touches tactiles branchée à l'oscillateur va servir à déterminer une fréquence d'oscillation. Cette fréquence est donc proportionnelle à l'inverse de la valeur de la capacité totale. Ainsi, sans l'action d'un doigt sur une des touches tactiles 10 branchée à l'oscillateur, la fréquence de l'oscillateur n'est déterminée qu'en fonction de la valeur capacitive d'un condensateur parasite de chaque touche. Par contre quand un doigt active une des touches tactiles branchée à l'oscillateur, la valeur capacitive de cette touche est plus importante que celle uniquement du condensateur parasite. Cela a pour conséquence de diminuer la fréquence de l'oscillateur pour définir un signal de mesure relatif à la valeur capacitive de la touche activée.
Une comparaison de ce signal de mesure avec un signal de référence représentatif d'une valeur capacitive de base correspondant à la valeur de la capacité parasite de ladite touche initialement non activée est donc effectuée dans le bloc logique 4. Une fonction spécifique est exécutée si la valeur capacitive de la touche activée ou de chacune de deux touches adjacentes activées est plus grande que leur valeur capacitive de base. Ainsi grâce à l'agencement des touches tactiles décrites ci-dessus, le bloc logique 4 est en mesure de déterminer un certain nombre de positions du doigt sur lesdites touches tactiles 10.
[0032] Le signal de mesure de chaque touche traité dans le bloc logique est obtenu à l'aide d'un compteur d'impulsions chargé de compter le nombre d'impulsions d'un signal de sortie d'une bascule de l'oscillateur dans une fenêtre temporelle de comptage. Cette fenêtre de comptage est définie par un signal d'horloge CLK, qui peut être fourni par un diviseur de fréquence 8 de l'oscillateur d'un circuit garde-temps. L'oscillateur du circuit garde-temps peut avoir un signal de fréquence proche de 30 kHz, alors que le signal d'horloge CLK peut avoir une fréquence divisée proche de 125 Hz.
Pour chaque touche, le nombre binaire compté d'impulsions, par exemple défini sur 8 bits, va servir au bloc logique de mesure pour une comparaison avec un nombre binaire seuil mémorisé définissant le signal de référence représentatif de la valeur capacitive de base de ladite touche. A chaque mise en fonction du dispositif, un nombre seuil est donc mémorisé pour chaque touche initialement non activée dans le bloc logique 4 ou des moyens à microprocesseur 5. Le nombre seuil peut être différent d'une touche à l'autre étant donné la dispersion de chaque valeur capacitive de la capacité parasite.
[0033] Dans un mode de fonctionnement normal, le bloc logique va transmettre des données binaires par bus de données à des moyens à microprocesseur 5. Les moyens à microprocesseur vont opérer une reconnaissance de la position du doigt sur les touches tactiles déterminées par le bloc logique 4 de manière à gérer l'exécution d'une commande ou d'une fonction à exécuter. Les moyens à microprocesseur 5 sont également susceptibles de lire des informations stockées dans des registres non représentés du bloc logique de mesure 4, ou d'envoyer des paramètres de configuration audit bloc logique. Le signal de référence relatif à la valeur capacitive de base de chaque touche est par exemple stocké dans des registres du bloc logique pour être lu par les moyens à microprocesseur.
[0034] Les moyens à microprocesseur 5 sont reliés également par un bus de données à un module RF 6 pour gérer la réception ou la transmission de signaux RF de commandes ou de données par une antenne 7 du module RF 6. Des signaux RF de commandes peuvent être transmis par exemple par l'antenne 7 du module à destination d'un appareil muni également de moyens de réception et/ou d'émission de signaux RF. L'appareil électronique peut par exemple être une station d'ordinateur comme expliqué ci-dessous en référence à la fig. 3. Le module RF 6 du dispositif 1 peut également recevoir par l'antenne 7 des signaux RF de données pour programmer des fonctions à exécuter par l'activation des touches tactiles 10.
La fréquence des signaux RF peut être choisie par exemple à une valeur de l'ordre de 433,9 MHz, mais elle pourrait également être inférieure, telle que 125 kHz, ou supérieure. Bien entendu, comme le module RF est fort consommateur en énergie électrique, le dispositif électronique de commande peut être enclenché par l'action d'un bouton poussoir de l'instrument, tel qu'une montre le comprenant.
[0035] La fig. 3 représente un instrument portable, tel qu'une montre-bracelet 20, qui comprend le dispositif électronique de commande à touches tactiles 10 susceptible de communiquer des données ou des commandes par des signaux RF avec une station d'ordinateur 30. Pour ce faire, la station d'ordinateur 30 est composée pour l'essentiel d'un clavier 31, d'un écran 34, et d'un boîtier périphérique 32, qui est relié par un câble du type USB ou autre à une entrée de la station d'ordinateur. Ce boîtier 32 comprend des moyens d'émission et/ou de réception de signaux radiofréquences courte distance par une antenne 33 pour la station d'ordinateur 30. Il est bien clair que ces moyens d'émission et/ou de réception de la station d'ordinateur, dans une variante d'exécution, peuvent être également intégrés dans la partie principale de ladite station.
[0036] La montre 20 comprend également des moyens d'émission et/ou de réception de signaux radiofréquences RF courte distance par une antenne 7, qui sont constitués par le module RF du dispositif électronique de commande, ainsi qu'un bouton-poussoir 21 pour mettre en fonction le dispositif électronique. Dès que la station d'ordinateur est enclenchée, les touches tactiles 10 du dispositif en fonction peuvent être activées par un doigt d'un utilisateur selon une des positions déterminées par le circuit de traitement pour l'exécution d'une commande ou d'une fonction spécifique. Cette commande ou fonction spécifique est transmise du dispositif électronique de la montre 20 à destination de la station d'ordinateur par exemple pour effectuer un déplacement d'un curseur informatique 35 ou valider une commande ou des données introduites.
[0037] Sur cette fig. 3, le dispositif électronique de commande ne comprend que deux touches tactiles 10 agencées comme la première forme d'exécution décrite ci-dessus. La plage sensible transparente de chaque touche est disposée sur une face intérieure du verre de montre. Bien entendu, il peut être envisagé un plus grand nombre de touches tactiles, ainsi qu'un autre agencement desdites touches tactiles pour remplir notamment la fonction de curseur selon l'invention.
[0038] A partir de la description qui vient d'être faite, de multiples variantes du dispositif électronique de commande à touches tactiles peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications. Les touches tactiles peuvent être activées par un doigt d'un utilisateur posé directement sur une couche isolante de protection des touches. Dans ce cas, chaque touche tactile peut être visible pour faciliter l'utilisation du dispositif électronique. Un condensateur de référence peut être branché à l'entrée du multiplexeur de manière à obtenir un unique signal de référence. Le nombre binaire mémorisé de ce signal de référence peut être ainsi comparé successivement à chaque nombre binaire de chaque touche.
The invention relates to an electronic control device with tactile keys intended to fulfill a cursor function for any type of electronic instrument. The device comprises a determined number of capacitive type touch keys and an electronic circuit for processing the measurement signals provided by the keys. A touch sensitive range of each key is disposed on a first face of an insulating plate of the device. Each key can thus be activated by a finger of a user placed on a second opposite face of the plate opposite said key. In this way, a capacitive value depending on the position of the finger on the key can be defined in order to be processed as a measurement signal by the electronic processing circuit.
The device can be integrated into a portable object, such as a watch, a phone, a remote control or a computer mouse for example wirelessly with a computer. The device can also be integrated in a fixed object, such as a cooking appliance, a door of a building, a computer or various other electronic instruments for which it is necessary to control certain functions or to select various menus.
It has been proposed in the past devices with one or more touch keys including the capacitive type to measure for example the precise position of the finger on the touch or keys. For example, document US 2003/0 028 346 describes a capacitive cursor for a personal computer. The slider includes two capacitive keys, whose touch sensitive range of each key is in the form of a right triangle. The two keys are non-contact in an axial direction facing each other to form a rectangle. One or two oscillators are connected to the capacitive keys.
As a result, when a user's finger is placed on both capacitive keys, a capacitance value is detected for each capacitive key to determine the precise position of the finger on the keys. When moving the finger on the two capacitive keys in an axial direction, an inverse capacitance value variation is detected to also define a direction of movement of the cursor.
A disadvantage of such a solution is that the finger must be in contact on the two capacitive keys along the path of said keys to accurately determine a position. In addition, the accuracy of the position of the finger on the keys requires, to perform an analog type of measurement, a treatment of the frequency of the two oscillators very precisely, which complicates the realization of such a cursor.
Mention may also be made of document CH 627 615, which describes a data input device for a small volume instrument, such as a watch. The device comprises a capacitive sensor, which is formed of an insulating base and a single triangular-shaped touch sensitive pad to obtain a variation of the capacitance value as the finger moves from a vertex of the triangle to its base Or vice versa. Even if only one sensitive area is used, the electronic processing of the position measurement is relatively complicated to determine a precise position of the finger or its movement on the touch key.
The main purpose of the invention is therefore to provide an electronic control device with tactile keys of simple design and with a simplified processing of the information provided by the touch keys to overcome the disadvantages of the prior art cited herein. -above.
For this purpose, the invention relates to an electronic control device cited above which comprises the features mentioned in claim 1.
[0008] Advantageous embodiments of the device are defined in the dependent claims 2 to 11.
An advantage of the electronic device according to the invention is that it allows to determine a whole number of positions greater than the number of touch keys available for the control of functions or the selection of various menus for example. The processing circuit is thus able to detect whether the finger of a user is placed on a single touch key or two adjacent touch keys. To do this, a comparison in the processing circuit is performed between the measurement signal representative of the capacitive value of each key and a reference signal representative of a basic capacitive value of each non-activated key. A threshold specific to each key is thus defined from which the processing circuit can determine if one or two adjacent keys are activated by a finger of a user.
Advantageously, the number of positions of a finger on the sensitive areas determined by the processing circuit is equal to 2N-1 for a number N of tactile keys. The device may include two L-shaped touch keys arranged back-to-back in a longitudinal direction to enable the electronic processing circuit to determine three positions.
The sensitive ranges of the touch keys can advantageously be arranged one after the other with a longitudinal portion of each beach disposed opposite and offset in the longitudinal direction of a longitudinal portion of an adjacent beach. This makes it possible to define two rows of longitudinal portions. Each longitudinal portion of the same row must instead be sufficiently spaced from each other to allow a finger to activate a single key or two adjacent keys in the longitudinal direction.
In an advantageous embodiment of the device, the first sensitive range and the last sensitive range of the set of sensitive ranges have an L shape. The base of each L constitutes a first position and a last position of a finger determined by the processing circuit. The intermediate sensitive areas have a T-shape and are arranged head-to-tail one after the other between the first range and the last range. Each bar of the T constitutes a longitudinal portion of the intermediate sensitive ranges.
The purposes, advantages and characteristics of the touch-sensitive control device will appear better in the following description with reference to the drawings in which:
<tb> figs. 1a and 1b <sep> represent two embodiments of the arrangement of the tactile keys of the control device according to the invention,
<tb> fig. 2 <sep> schematically represents the various electronic components of a processing circuit, which is connected to the touch keys of the control device according to the invention, and
<tb> fig. 3 <sep> represents the control device according to the invention integrated in a watch for wireless communication with a computer station.
The following description relates to an electronic control device with capacitive type of tactile keys intended to fulfill in particular the cursor function to perform various operations. This device can equip any portable instrument, such as a watch, a mobile phone, an organizer, a computer mouse, or also be mounted in a fixed electronic device, such as a cooking appliance, a door of a building, a computer or various other electronic instruments. Several components of the electronic control device, which are well known to those skilled in the art in this technical field, are reported in a simplified manner.
FIG. 1a schematically shows a first embodiment of a set of tactile keys 10 of the electronic control device. The touch keys are connected to an electronic circuit processing controller described below with reference to FIG. 2. The electronic processing circuit makes it possible to process the measurement signals provided by the keys so as to enable the device to determine an integer number of positions of a finger of a user on the keys larger than the number of said keys. Preferably, the number of positions determined by the device is equal to 2N-1 for N touch keys.
In this first embodiment, it uses two touch keys C1, C2 whose sensitive range or electrode of each key has a shape of L of equivalent size. In this case, the electronic device is able to determine three positions of a finger on the touch keys. These touch keys C1, C2 are arranged in a longitudinal direction, indicated by an arrow, with the two sensitive ranges mounted head to tail. The size and arrangement of each sensitive range in the longitudinal direction must be defined in such a way as to allow a finger of a user to easily activate a single touch key C1 or C2, or both touch keys.
To symbolically represent the size of each range and each position determined by the treatment circuit of the device, the average contact surface of the end of a finger D is represented by hatched portions in the form of an oval on the fig. 1a. During a movement of the finger in the longitudinal direction on the two touch keys C1 and C2, the finger can first activate the C1 key only on the basis of the L of the first sensitive range determining a first position referenced "1" . Then the finger can activate the two C1 and C2 keys on an intermediate portion of the sensitive ranges of all the touch keys determining a second position referenced "2".
Finally, the finger can activate the C2 key only based on the L of the second sensitive range determining a third position referenced "3".
The contact surface of the finger D on a touch key changes the value of the capacity, which is processed by the processing circuit explained below. The key is considered activated by the finger of a user, if its capacity value exceeds a basic capacity value corresponding to the value of the stray capacitance of the initially unactivated key. Therefore, depending on the value of this stored basic capacity for each key, the contact surface of the finger can encroach very slightly on the second sensitive area C2 to determine the first position "1".
The second position "2" of the finger on the intermediate portion of the two touch keys C1 and C2 is determined by the processing circuit if the capacity value of each activated key exceeds by a certain determined value the basic capacity value of each touch. For the third position "3", the contact surface of the finger D can impinge very slightly on the first sensitive range C1.
The width of the set of two touch keys, viewed in a direction perpendicular to the longitudinal direction, may be greater than or equal to the average contact width of the finger on the touch keys. This width may be for example between 5 mm and 15 mm, but other widths may be defined depending on the size of the instrument in which the device is mounted. The length of the set of two touch keys can be for example between 15 mm and 45 mm while allowing the finger to easily activate a single key or two keys for determining the three positions. The space between the two sensitive areas or electrodes must be sufficient to limit the parasitic capacitance between the two ranges. The space separating the two sensitive areas C1 and C2 may be of the order of 1 mm for example.
It should be noted that each sensitive area may be made with a transparent conductive material, if the sensitive areas must be arranged on an inner face of a watch glass, for example. However, simple metallic sensitive areas may also be provided if they are arranged on an inner face of an opaque insulating plate, in the case where the electronic device equips for example a computer mouse.
There may be provided guide means, not shown, on the watch glass or on the insulating plate to facilitate the movement of the finger D in the longitudinal direction of the device. These guide means may be constituted by a longitudinal recess on the outer face of the insulating plate, or by a projecting line. The profile of the hollow, seen transversely, can be adapted to the shape of the finger. The guide means may also be constituted simply by a visual indication placed in the longitudinal direction above the touch keys.
The electronic control device serves to fulfill the cursor function, that is to say that a specific command is performed on each finger position on the touch keys determined by the processing circuit. Various operations can be controlled by the touch keys, namely the selection of different menus or data to be displayed on a display screen, the command to execute a specific function or a specific operating time, the validation or confirmation of data entered or other operations.
The electronic processing circuit of the device may also be capable of detecting the presence of the finger after a determined lapse of time on a key or two adjacent keys so as to validate a selected function or a command to be executed. The processing circuit may also be capable of detecting a sequence of different finger positions on activated keys so as to validate a selected function or a specific command to be executed.
FIG. 1b is a simplified representation of a second embodiment of a set of tactile keys 10 of the electronic control device. The touch keys are connected to an electronic circuit processing controller described below with reference to FIG. 2. All the specific characteristics defined for the first embodiment are equivalent for this second embodiment. Therefore by simplification for this second embodiment, it will be described that the arrangement of the touch keys of the device.
In this second embodiment, it uses five touch keys C1 to C5 arranged in a longitudinal direction indicated by the arrow. With these five sensitive areas C1 to C5, the electronic processing circuit of the device is able to determine nine positions of the finger D on the touch keys. The different positions of the finger D determined by the processing circuit are referenced from "1" to "9". The size of the touch key assembly is symbolically represented by the average contact surface of the end of a finger D, which is represented by an oval hatched portion in FIG. 1b.
The sensitive ranges of the touch keys C1 to C5 are arranged in the longitudinal direction with a longitudinal portion of each beach disposed opposite and offset by a longitudinal portion of an adjacent range. This makes it possible to define two rows of longitudinal portions. Each longitudinal portion of the same row being sufficiently spaced from each other to allow a finger to activate a single key or two adjacent keys of the two rows in the longitudinal direction. As a result, the set of tactile keys could consist only of sensitive ranges of rectangular shape.
However, in this second embodiment, the first sensitive range C1 and the last sensitive range C5 of the set of tactile keys have an L shape. The base of each L constitutes a first position "1" and a last position "9" of a finger determined by the processing circuit. The intermediate sensitive areas C2 to C4, on the other hand, have a T-shape. These intermediate regions are arranged one after another one after the other between the first sensitive range and the last sensitive range. The bar of each T constitutes a longitudinal portion of the intermediate sensitive ranges.
Of course, the number N of touch keys may be different from the two embodiments presented while allowing the processing circuit of the device to determine a number 2N-1 of finger positions on the touch keys. The shape of each sensitive area may also be different from an L or T shape or a rectangular shape. The touch keys can take the form of annular sectors or be oval or polygonal.
The electronic control device 1 is explained below with reference to FIG. 2. The electronic control device mainly comprises the set of tactile keys or capacitive sensors 10, which is connected to a processing circuit 2 of the measurement signals provided by the touch keys. As the processing circuit is based in part on an embodiment described with reference to FIG. In EP 1 324 162 of the same Applicant, which is hereby incorporated by reference, it will be described in a simplified manner.
The electronic processing circuit 2 firstly comprises a multiplexer 3, to the input of which are connected all the touch keys, each sensitive range of which constitutes a first electrode of a capacitor, an analog oscillator block 9 and a logic block for measuring and comparing 4. The analog block 9 comprises a voltage-controlled oscillator, which is connected to the output of the multiplexer 3. The task of the multiplexer is to connect each touch key successively and periodically to the input of the oscillator based on control bit words provided by the measurement and comparison logic block 4.
As the oscillator is preferably an oscillator of the RC type, the capacitive value of each sensitive range of the touch keys connected to the oscillator will be used to determine an oscillation frequency. This frequency is therefore proportional to the inverse of the value of the total capacity. Thus, without the action of a finger on one of the touch keys 10 connected to the oscillator, the frequency of the oscillator is determined only as a function of the capacitive value of a stray capacitor of each key. On the other hand, when a finger activates one of the touch keys connected to the oscillator, the capacitive value of this key is greater than that of the parasitic capacitor alone. This has the effect of reducing the frequency of the oscillator to define a measurement signal relative to the capacitive value of the activated key.
A comparison of this measurement signal with a reference signal representative of a basic capacitive value corresponding to the value of the parasitic capacitance of said initially not activated key is therefore performed in the logic block 4. A specific function is executed if the Capacitive value of the activated key or each of two adjacent activated keys is larger than their basic capacitive value. Thus, thanks to the arrangement of the tactile keys described above, the logic block 4 is able to determine a certain number of positions of the finger on said touch keys 10.
The measurement signal of each key processed in the logic block is obtained by means of a pulse counter responsible for counting the number of pulses of an output signal of a rocker of the oscillator. in a counting time window. This counting window is defined by a clock signal CLK, which can be provided by a frequency divider 8 of the oscillator of a time-keeping circuit. The oscillator of the time-keeping circuit may have a frequency signal close to 30 kHz, whereas the clock signal CLK may have a divided frequency close to 125 Hz.
For each key, the counted count of pulses, for example defined on 8 bits, will be used for the measurement logic block for a comparison with a stored threshold binary number defining the reference signal representative of the basic capacitive value of said key. . At each activation of the device, a threshold number is stored for each initially not activated key in the logic block 4 or microprocessor means 5. The threshold number may be different from one key to the other given the dispersion of each capacitive value of the parasitic capacitance.
In a normal operating mode, the logic block will transmit binary data by data bus to microprocessor means 5. The microprocessor means will operate a recognition of the position of the finger on the touch keys determined by the block logic 4 to manage the execution of a command or function to execute. The microprocessor means 5 are also able to read information stored in unrepresented registers of the measurement logic block 4, or to send configuration parameters to said logic block. The reference signal relative to the basic capacitive value of each key is for example stored in registers of the logic block to be read by the microprocessor means.
The microprocessor means 5 are also connected by a data bus to an RF module 6 to manage the reception or transmission of RF signals commands or data by an antenna 7 of the RF module 6. RF signals commands can be transmitted for example by the antenna 7 of the module to an apparatus also provided with means for receiving and / or transmitting RF signals. The electronic device may for example be a computer station as explained below with reference to FIG. 3. The RF module 6 of the device 1 can also receive via the antenna 7 RF data signals to program functions to be performed by the activation of the touch keys 10.
The frequency of the RF signals may be chosen for example at a value of the order of 433.9 MHz, but it could also be lower, such as 125 kHz, or higher. Of course, since the RF module consumes a lot of electrical energy, the electronic control device can be triggered by the action of a push button of the instrument, such as a watch comprising it.
FIG. 3 represents a portable instrument, such as a wristwatch 20, which comprises the electronic tactile key control device 10 capable of communicating data or commands by RF signals with a computer station 30. To do this, the computer station 30 is essentially composed of a keyboard 31, a screen 34, and a peripheral housing 32, which is connected by a cable of USB or other type to an input of the station of 'computer. This housing 32 comprises means for transmitting and / or receiving short-distance radiofrequency signals by an antenna 33 for the computer station 30. It is quite clear that these transmission and / or reception means of the radio station computer, in an alternative embodiment, can also be integrated in the main part of said station.
The watch 20 also comprises means for transmitting and / or receiving short-distance RF radio frequency signals by an antenna 7, which consist of the RF module of the electronic control device, and a push button 21. to turn on the electronic device. As soon as the computer station is switched on, the tactile keys 10 of the device in operation can be activated by a finger of a user according to one of the positions determined by the processing circuit for the execution of a command or a command. specific function. This command or specific function is transmitted from the electronic device of the watch 20 to the computer station for example to perform a movement of a computer cursor 35 or to validate a command or data entered.
In this fig. 3, the electronic control device comprises only two touch keys 10 arranged as the first embodiment described above. The transparent sensitive area of each key is disposed on an inner face of the watch glass. Of course, it may be envisaged a greater number of tactile keys, as well as another arrangement of said touch keys to fulfill in particular the cursor function according to the invention.
From the description that has just been made, multiple variants of the electronic control device with tactile keys can be designed by those skilled in the art without departing from the scope of the invention defined by the claims. The touch keys can be activated by a finger of a user placed directly on an insulating layer of key protection. In this case, each touch key can be visible to facilitate the use of the electronic device. A reference capacitor may be connected to the input of the multiplexer so as to obtain a single reference signal. The stored binary number of this reference signal can thus be compared successively with each binary number of each key.