CN100419655C - 触摸式感应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种触摸式感应装置。所述装置包括：至少一感应单元、一侦测器及一信号处理单元。其中所述感应单元包括：一差分信号源，产生两个频率相等，相位相反的信号；两个感应器，一感应器与所述差分信号源的正信号输出端相连，一感应器与所述差分信号源的负信号输出端相连，用于接收物体触摸时所产生的静电，并使差分信号源产生的信号通过；所述侦测器与每一感应单元相连，用于接收通过感应单元的信号，并将所接收的信号转换为数字信号；所述信号处理单元，与所述侦测器的输出端相连，根据所述侦测器输出的数字信号的频率及相位来判断物体所接触的感应器。使用本发明可降低电磁干扰及漏电流，降低电路复杂度，且可快速判断物体触摸的位置。
Description
【技术领域】
本发明是关于一种触摸式感应装置，特别是关于一种感应物体的触摸，并确定物体触摸感应装置的位置的感应装置。
【背景技术】
现在已有各种类型的感应装置，且已应用于计算机系统和其它应用中，这种装置中人们最为熟悉的一种是计算机的“鼠标器”。尽管鼠标器作为位置指示设备极其普遍，惟其具有机械部件，并且要求有一个平面，使得位置球能在其上滚动，并且，为了有合理的分辨率，鼠标器通常需要滚动较长的距离，最后鼠标器需要用户抬起手以使得光标移动，从而干扰了人们从计算机上键入的主要目的。
人们经过多种尝试，试图提供一种装置，以检测用作指示设备的拇指或其它手指的位置，以代替鼠标器，这种设备的理想特性是低功耗、高分辨率、低成本。现在已有多种类型的触摸式感应装置，如电阻式、电感式及电容式。
如美国专利局2003年3月18日公告的专利号为6534970的专利，其揭示了一种利用电感技术的旋转式位置检测技术，所述技术包括两部分，第一部分通过空间上围绕旋转轴的旋转运动产生变化的磁场，第二部分包括两个感应器用来感应第一部分所产生的磁场，并产生相应的信号，上述信号随着第一部分与第二部分的相对角度的变化而变化，则根据变化的信号即可测出第一部分与第二部分的相对位置。
如美国专利局2003年4月8日公告的专利号为6545614的专利。其揭示了一种电阻感应装置，该装置包括一振荡电路单元及一电子节点单元，所述振荡电路单元为电子节点单元提供一高频率信号，如果侦测器侦测到人体如手指的接触，电子节点单元的阻抗将随之变化，当手指接触电子节点时则产生的电阻与电子节电的输入端的电阻相匹配，反射波变小，通过检测反射波并将其与一鉴别器单元比较若反射度变小即可确定人体触摸。
再如美国专利局1996年2月27日公告的专利号为5495077的专利，其揭示了一种电容位置感应器，所述感应器在与感应焊盘相连的垂直及水平方向上的导线上具有一特性电容。所述电容将随着物体的接触的活动或者物体相对于感应矩阵的运动而发生变化，矩阵中X及Y方向的每个交点的电容的变化被转换为X及Y方向上的电压，这些电压经分析电路处理后产生代表物体中心位置的电子信号。
上述专利技术虽然在性能上有了改进，如响应速度快，分辨率高，操作简单，但是其结构及电路均比较复杂，生产成本亦较高，且其耗电较大，手指感应的准确度不高易产生误操作。
请参阅图1，为触摸式感应装置传统技术的电路图。其包括一信号源10、多个感应器11、多个钳位电路12以及多个侦测器13。信号源10与多个感应器11相连，每一钳位电路12的一端与每一感应器11相连，另一端与每一侦测器13的输入端相连，其中，信号源10用于产生一固定频率的信号，感应器11用于接收手指的静电，感应器11的静电容增大，可使所述信号通过该静电容传输至侦测器13，侦测器13可将该信号转换为数字信号，终端MCU 14每隔一定时间对所述侦测器13进行扫描，若发现某个感应器11有产生相应的数字信号，即可判定手指所接触的感应器，进一步确定其在触摸板上的位置。
上述传统技术采用的是单一信号源输入，产生较大EMI(ElectroMagnetic Interference)及漏电流，且每个感应器11需对应一个侦测器13，使得电路比较复杂，又在确定哪个感应器11被触摸时需每隔一定时间对感应装置进行扫描，增加了软件判断的复杂度。
【发明内容】
基于上述内容，本发明的目的在于提供一种触摸式感应装置，该装置可根据多个信号源产生不同频率及相位的信号，判断物体所触摸的感应器。
本发明的目的是通过以下方案实现的，提供一种触摸式感应装置。该装置包括：多个感应单元、一侦测器、一信号处理单元及一参考信号电路。其中所述感应单元包括：一差分信号源，产生两个大小相等，相位相反的信号；两个感应器，一感应器与所述差分信号源的正信号输出端相连，一感应器与所述差分信号源的负信号输出端相连，用于接收物体接触时产生的静电，以使该差分信号源产生的信号通过该感应器；所述侦测器与每一感应单元相连，用于接收通过感应单元的信号，并将接收的信号转换为数字信号；所述参考信号电路连接于每一差分信号源的正极输出端与该信号处理单元之间，提供一参考信号；所述信号处理单元，与所述侦测器的输出端相连，根据所述侦测器输出的数字信号的频率及相位来判断物体所接触的感应器。
采用上述技术方案，运用不同频率的差分信号源输入，在降低电磁干扰及漏电流的同时，亦可根据不同差分信号源产生信号的频率及相位的不同直接判断物体所触摸的感应器，且多个感应器共享一个侦测器可简化电路。
【附图说明】
图1是为触摸式感应装置传统技术的电路图。
图2是为触摸式感应装置的实施例的每一感应单元的电路图。
图3是为触摸式感应装置的实施例的整个感应装置的电路图。
图4是为触摸式感应装置的实施例的不同感应单元的输出脉冲图。
【具体实施方式】
请参阅图2，是为触摸式感应装置的实施例的每一感应单元的电路图。所述触摸式感应单元21包括一差分信号源211，两个感应器212，一第一二极管213及一第二二极管214。所述差分信号源211用于产生两个频率相等，相位相反的信号，如此，可降低电磁干扰(EMI)；两个感应器212，用于接收物体接触时产生的静电，形成静电容，并使所述该差分信号源产生的信号通过所述感应器，其中一个感应器与所述差分信号源的正信号输出端相连，另一个感应器与所述差分信号源的负信号输出端相连；所述第一二极管213及第二二极管214的正极各连接一感应器212，用于防止感应单元21产生的漏电流形成闭合回路，从而消耗电能；节点a为所述第一二极管213及第二二极管与外部电路连接的节点，所述外部电路可以为信号检测装置或信号处理单元。
请参阅图3，是为触摸式感应装置的实施例的整个感应装置的电路图。所述感应装置包括：一参考信号电路30、至少一个感应单元21、一钳位电路32、一侦测器33及一信号处理单元34。本实例中假设该触摸式感应装置至少包括三个感应单元，各感应单元21中的差分信号源分别为211a、211b及211c。其中，参考信号电路30用以产生一参考信号，所述参考信号电路30包括一参考信号侦测器301，所述参考信号侦测器301的输出端与每个差分信号源211的正极输出端相连，其输入端与信号处理单元34相连；所述钳位电路32主要用于控制所接收的信号及静电的大小，以免所接收的静电及信号过强而击穿侦测器33或产生误动作，其由一第三二极管321及一电容322构成，其中所述第三二极管321的正极与所述多个感应单元21的第一二极管213及第二二极管214的负极连接，其负极接地，则上述信号流经钳位电路32时，所述第三二极管321可消减部份信号电压，且可过滤掉输入端的高压静电达到保护电路目的，电容322一端与所述侦测器33的输入端相连，一端接地，主要用来减弱部份交流电信号，以便控制输入灵敏度的高低；侦测器33，用于将接收的信号转换为数字信号，其中侦测器33具有高阻抗输入，由于输入阻抗高，容易感应信号而导通，只要有一定的信号送达输入端，其输出均以数字脉冲的形式输出，其输出端连接一信号处理单元34；所述信号处理单元34根据侦测器33所传输的信号的频率及相位与所述参考信号电路30所产生的参考信号的相位及频率做对比即可判断物体所接触的感应器。
请参阅图4，是为触摸式感应装置的实施例的不同感应单元的输出脉冲比对图。参考信号电路30连接于各个差分信号源的正极输出端，假设差分信号源211a、211b、211c产生信号的频率分别为50hz，100hz，200hz；由信号源211a产生的参考信号的波形为211a0，其所对应的差分信号的波形分别为211a1，211a2，其为两个频率相同，但相位相反的数字波形，信号源211b产生的参考信号的波形为211b0，其对应的差分信号的波形分别为211b1及211b2，从波形看其频率为信号源211a的两倍，而所述两个波形的间频率相同而相位相反，同理，信号源211c产生的参考信号的波形为211c0，其所对应的差分信号的波形为211c 1及211c2，波形211c1及211c2亦为频率相同，相位相反的波形，但与其它信号源的频率不同；信号处理单元34可通过物体触摸感应器212时，使差分信号源211产生的信号通过感应器212传输，进而通过侦测器将其转换为数字信号，再根据数字信号的波形即可判断物体所触摸的感应器。
Claims (11)
1. 一种触摸式感应装置，其特征在于，该装置包括：
至少一感应单元，每个感应单元包括一差分信号源及两个感应器，该差分信号源产生两个频率相等，相位相反的信号；其中一感应器与所述差分信号源的正信号输出端相连，另一感应器与所述差分信号源的负信号输出端相连，用于接收物体接触时产生的静电，以使该差分信号源产生的信号通过该感应器；
一信号处理单元；
一侦测器，其输入端与每一感应单元的每一感应器相连，其输出端与该信号处理单元相连，用于接收通过该感应器的信号，并将该信号转换为数字信号；
一参考信号电路，其连接于每一差分信号源的正极输出端与该信号处理单元之间，提供一参考信号；
该信号处理单元，根据所述侦测器及参考信号电路输出的信号的频率及相位来判断物体所接触的感应器。
2. 如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，所述感应单元还包括一第一二极管及一第二二极管，所述第一二极管与第二二极管的正极分别与所述两个感应器其中之一连接，负极与所述侦测器的输入端连接。
3. 如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，所述每个感应单元的差分信号源为固定频率的信号源，但每个感应单元的差分信号源产生信号的频率与其它感应单元的差分信号源产生信号的频率不相同。
4. 如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，所述触摸式感应装置还包括一钳位电路，所述钳位电路包括：
一第三二极管，其正极与每一感应单元中的第一二极管及第二二极管的负极相连，其负极接地以过滤物体接触感应器时产生的高压静电；
一电容，其一端与所述侦测器的输入端相连，另一端接地以减弱部分信号。
5. 如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，所述侦测器为高阻抗输入电路。
6. 如权利要求1所述的触摸式感应装置，其特征在于，所述多个感应器为静电容。
7. 一种触摸式感应单元，其特征在于，所述触摸式感应单元包括：
一差分信号源，产生两个频率相等，相位相反的信号；
两个感应器，一感应器与所述差分信号源的正信号输出端相连，一感应器与所述差分信号源的负信号输出端相连，用于接收物体接触时产生的静电，以使该差分信号源产生的信号通过该感应器。
8. 如权利要求7所述的触摸式感应单元，其特征在于，所述感应单元还包括一第一二极管及一第二二极管，所述第一二极管与第二二极管的正极分别与所述感应器其中之一连接。
9. 如权利要求7所述的触摸式感应单元，其特征在于，所述感应单元进一步连接一侦测器或者一信号处理单元。
10. 如权利要求7所述的触摸式感应单元，其特征在于，所述差分信号源产生的信号为固定频率信号。
11. 如权利要求7所述的触摸式感应单元，其特征在于，所述感应器为静电容。
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Effective date of registration: 20201104 Address after: 518109, No. two, No. tenth, East Ring Road, Pinus tabulaeformis Industrial Zone, Longhua Town, Baoan District, Guangdong, Shenzhen, 2 Patentee after: Hongfujin Precision Industry (Shenzhen) Co.,Ltd. Patentee after: SOCLETECHNOLOGY Corp. Address before: 518109, No. two, No. tenth, East Ring Road, Pinus tabulaeformis Industrial Zone, Longhua Town, Baoan District, Guangdong, Shenzhen, 2 Patentee before: Hongfujin Precision Industry (Shenzhen) Co.,Ltd. Patentee before: HON HAI PRECISION INDUSTRY Co.,Ltd. |
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