CN102253780A - 二维电容传感器的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电容传感器的扫描配置及定位方法，电容传感器的扫描配置包括包括布设于一侧的单层电极组以及与所述电极组通过导线连接的控制芯片，所述每个电极组均包括两个触控电极，正触控电极和负触控电极，所述触控芯片的其中一个引脚连接一外部电极。逐次顺序扫描所述正触控电极和所述外部电极，并逐次顺序扫描所述负触控电极和所述外部电极，获得各个数据，根据上述数据计算出在X方向上的位置点坐标。同时扫描两电极，获取两电极的电容差值，能够减小干扰，并且外部电极采用外接电容器，能够避免由于连接外部电极的导线长度、宽度或者均匀度不同导致的误差。

Description

二维电容传感器的定位方法

 

技术领域

本发明涉及一种传感器的扫描配置，尤其是指一种电容传感器的扫描配置及定位方法。

背景技术

一种电容传感器利用电容的原理传递X方向和Y方向上信号，可以是ITO（铟锡氧化物）层、PCB板、键盘或者触摸屏等，通常由人的手指或者触控笔致动。为了侦测触控对象触碰触摸屏的具体位置，在现有的电容传感器的扫描配置中，一般是按照逐行或者逐列的方式扫描，也即每个时刻扫描一行或者一列。为了表征触摸前后电容大小的变化量，需要将扫描行或者列的电容值线形转换成模拟电路可以分辨的量，如时间或者频率，然后再对这个量进行模数转换，将转换结果送给微处理器来判断是否有触摸的发生。

上述这种采用逐行或者逐列的扫描配置方法，虽然扫描方式比较简单，但是由于在不同的时间段内外界存在干扰也有差异，所以侦测的数据就不很稳定，最终导致可能触摸的操作被当作未触摸，而未触摸被当作触摸，不能准确的判断出是否被触摸，在外界干扰更严重时，甚至检测到坐标相对触摸点漂移，上述将直接导致抗干扰性能差，产生误判的动作。

因此需要为广大用户提供一种更加简便的电容传感器的扫描配置及定位方法来解决以上问题。

发明内容

本发明实际所要解决的技术问题是如何提供一种抗干扰性能高、能够快速判断触控对象位置的电容传感器的扫描配置及定位方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种电容传感器的扫描配置，其包括布设于一侧的单层电极组以及与所述电极组通过导线连接的控制芯片，所述每个电极组均包括两个触控电极，正触控电极和负触控电极，所述触控芯片的其中一个引脚连接一外部电极。

本发明还公开了利用上述电容传感器的扫描配置所采用的定位方法，其步骤如下：首先，逐次扫描所述正触控电极和所述外部电极，获取上述各个数据；其次，继续依次扫描所述负触控电极和所述外部电极，获取上述各个数据；然后，根据上述数据计算出在X方向上的位置点坐标；最后，逐次顺序扫描相邻两个电极组，获得上述各个数据，判断出Y方向上的位置点坐标。

本发明采用同时扫描两电极，获取两电极的电容差值，减小干扰，并且外部电极采用外接电容器，能够避免由于连接外部电极的导线长度、宽度或者均匀度不同导致的误差；再者，本发明所采用的定位方法，不但简单，而且能够快速准确的判断出触控点的具体位置。

附图说明

图1是根据本发明所述单层电极的结构图。

图2是根据本发明触控后感应量的变化图。

图3是根据本发明侦测Y轴方向上的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明所涉及的电容传感器的扫描配置，其具有布设于一侧的单层电极组即单层电极，请参考图1所示的电极层1的结构图，所述电极层1包括多个电极组10以及与电极组10通过导线连接的控制芯片13。所述每个电极组10均具有两个触控电极，分别为正触控电极11和负触控电极12。所述正触控电极11与所述负触控电极12相向排列，且一个方向上的电极分别布设于另一个方向电极之间的空隙区域。所述控制芯片13的其中一个引脚连接一外部电极14，所述外部电极包括一电容器14，所述电容器14一端连接所述触控芯片的引脚，另一端接地，所述外部电极的电容值为固定值。

本发明采用对上述电极层 1中逐行或者逐列扫描时，每次同时扫描两电极，然后获取两电极的电容差值，对上述电容差值数据进行处理最终得出触控对象的具体位置。具体的说：若所述电极层1共有N个电极组10，先逐次扫描所述正触控电极11，即先扫描第一个电极组10中的正触控电极11直至扫描到最后一个电极组10的正触控电极11为止，然后再逐次扫描负触控电极12，即从第一个电极组10中的负触控电极12扫描至最后一个电极组10的负触控电极12为止，每次在扫描正触控电极11或负触控电极12的同时扫描外部电极，所述正触控电极11或所述负触控电极12作为扫描S端，所述外部电极作为参考R端。

对上述电极组10中的正触控电极11扫描时，第一次扫描将第一个电极组10中的正触控电极11作为扫描S端，所述外部电极作为参考R端，此时第一个电极组10中的负触控电极12和其它电极组10均悬空或者均接地，根据上述扫描配置，完成第一次扫描获得第一组数据X11。同理，第二次扫描将第二个电极组10中的正触控电极11作为扫描S端，所述外部电极作为参考R端，此时第二个电极组10中的负触控电极12和其它电极组10均悬空或者均接地，根据上述扫描配置，完成第二次扫描获得第二组数据X12。依次顺序类推，直到获得第N组数据X1(N)为止。上述电极层1在扫描时先完成了电极组10中正触控电极11的扫描，下面开始负触控电极12的扫描。

对上述电极组10中的负触控电极12扫描时，第一次扫描将第一个电极10组中的负触控电极12作为扫描S端，所述外部电极作为参考R端，此时第一个电极组10中的正触控电极11和其它组电极10均悬空或者均接地，根据上述扫描配置，完成第一次扫描获得第一组数据X21。同理，第二次扫描将第二个电极组10中的负触控电极12作为扫描S端，所述外部电极作为参考R端，此时第二个电极组10中的正触控电极11和其它电极组10均悬空或者均接地，根据上述扫描配置，完成第二次扫描获得第二组数据X22。依次顺序类推，直到获得第（N）组数据X2(N)为止。

根据上述所获得的数据就可以判断出触控对象在X方向上的位置点坐标，其中该位置点坐标与上述正触控电极11扫描后与负触控电极12扫描后所获得的数据有关，具体的说，与上述正触控电极11扫描后所获得数据之和SX1(n)以及上述负触控电极12扫描后所获得数据之和SX2(n)有关，即X方向上的位置坐标为所有正触控电极11扫描后所获得数据的和除以所有正触控电极11以及负触控电极12扫描后所获得数据的和，再乘以常数C确定而得，用公式表示如下：                                                

。其中常数

C是分辨率有关的常数，可以根据结果进行调整。

而对于Y轴方向上的位置点坐标需要采用与上述不同的方法，在介绍具体论述之前，需要引入差分测量电容的原理，所谓差分测量是指：当电容传感器上电后，扫描线开始扫描，在没有任何输入装置触碰时，整个电容传感器的电容值的变化趋于一恒定值，在理想状态下该恒定值为零。而当有任何输入设备如手指触碰该电容传感器时，该电容值就会发生变化，经过第一次扫描后，第二次再扫描时，同一位置的两电容值就形成了一差值，如此就形成了有正、有负的电容值，即最终形成了具有最大和最小的电容值，据此最终判断出触控对象的具体位置。

获得Y方向的数据，应逐次顺序扫描相邻两个电极组10，此时，若一电极组10作为扫描端，与其顺序相邻的电极组10作为参考端，并其他电极组10均悬空或者均接地。下面具体论述：将上述电极层1中第一个电极组10均作为扫描S端，此时将由正触控电极11和负触控电极12构成的每个电极组10均看成一个矩形；将顺序排列的第二个电极组10作为参考R端，第一次扫描时，将顺序排列的其它组电极均悬空或者均接地；第二次扫描时，将上述电极层1中第二个电极组10作为扫描S端，将顺序排列的第三个电极组10作为参考R端，此时其它电极组10均悬空或者均接地；依照上述扫描方法，逐次顺序扫描相邻两个电极组，获得上述各个数据，完成Y轴方向上的扫描设置并获取数据。

请结合参考图2和图3所示，在上述扫描Y轴获得的数据中，需要检测所述电极组扫描后产生的数据，分别找出所述电极组所连接的扫描线上所产生数据中的最大、最小感应值，然后根据所获得的最大、最小感应值作进一步的判断和处理。设在所述电极层1上的电极组10所连接的扫描线上都侦测到了数据，且出现了最大感应值M以及最小感应值N，其中，最大感应值M为正值，最小感应值N为负值；然后接着判断与电极组所连接的扫描线上所产生的最大感应值M是否大于提前预设的正门槛感应值M0，所产生的最小感应值N是否小于提前预设的负门槛感应值N0，即判断最大感应值M是否大于正门槛感应值M0，同时最小感应值N是否小于负门槛感应值N0；若满足上述两个条件，则再继续检查上述最大、最小感应值M、N之间是否有穿越零感应值；若任意相邻的最大、最小感应值M、N之间穿越了零感应值，则表明有触控对象触碰，且穿越零感应值的点就是触碰点位置坐标，从图2可以看出，只有感应值为M和N的最大、最小感应值之间满足了穿越零感应值的条件，则说明这个位置有触控对象触碰，且该穿越零感应值的位置即是触控对象触碰所述电容传感器的位置坐标。

利用上述方法就可以找出Y轴方向上触控对象的位置坐标，不限于上述实施例，如也可将上述第一个和第二个电极组10均作为扫描S端，此时，顺序排列的第三个和第四个电极组10均作为参考R端，其它电极组均悬空或者均接地，同理应用上述原理一样可以求出Y轴方向上触控对象的位置坐标。再结合X方向上的位置坐标最终可以确定出触控对象在电容传感器上的触碰位置。本发明所述的方法，不但论述了一种全新的扫描配置，从而提高抗干扰性能；而且快速准确的判断出触控对象的具体位置。

本发明采用同时扫描两电极，获取两电极的电容差值，减小干扰，并且外部电极采用外接电容器，能够避免由于连接外部电极的导线长度、宽度或者均匀度不同导致的误差；再者，本发明所采用的定位方法，不但简单，而且能够快速准确的判断出触控点的具体位置。

Claims (10)

1.一种电容传感器的扫描配置，其包括布设于一侧的单层电极组以及与所述电极组通过导线连接的控制芯片，所述每个电极组均包括两个触控电极，正触控电极和负触控电极，其特征在于：所述触控芯片的其中一个引脚连接一外部电极。

2.如权利要求1所述的电容传感器的扫描配置，其特征在于：所述外部电极包括一电容器，所述电容器一端连接所述触控芯片的引脚，另一端接地。

3.如权利要求1所述的电容传感器的扫描配置，其特征在于：所述外部电极的电容值为固定值。

4.如权利要求1所述的电容传感器的扫描配置，其特征在于：所述正触控电极或所述负触控电极作为扫描端，所述外部电极作为参考端。

5.利用上述权利要求1所述的电容传感器的扫描配置所采用的定位方法，其步骤如下：

首先，逐次顺序扫描所述正触控电极和所述外部电极，获取各个数据；

其次，继续依次顺序扫描所述负触控电极和所述外部电极，获取各个数据；

然后，根据上述数据计算出在X方向上的位置点坐标；

最后，逐次顺序扫描相邻两个电极组，获得各个数据，判断出Y方向上的位置点坐标。

6.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于：扫描电极组的正触控电极或负触控电极时，其他正、负触控电极均悬空或者均接地。

7.如权利要求6所述的定位方法，其特征在于：若一个电极组中的正触控电极作为扫描端，而顺序排列的相邻的电极组的正触控电极作为参考端，此时上述两个电极组中的负触控电极以及其它组电极均悬空或者均接地。

8.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于：所述X方向上的位置坐标为所有正触控电极扫描后所获得的数据之和除以所有正触控电极以及负触控电极扫描后所获得数据之和，再乘以常数确定而得。

9.如权利要求8所述的定位方法，其特征在于：所述常数是与分辨率有关的常数，可以根据结果进行调整。

10.如权利要求5所述的定位方法，其特征在于：逐次顺序扫描相邻两个电极组时，若一电极组作为扫描端，与其顺序相邻的电极组作为参考端，此时，其他电极组均悬空或者均接地。

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