CN102279679B - 二维电容传感器的扫描配置及定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二维电容传感器的扫描配置及定位方法，其有布设于一侧的单层电极组，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，所述扫描电极组时，若某个电极组中的正或负触控电极作为扫描端，则于其相邻的电极组中正或负触控电极作为参考端。本发明所述的扫描配置方式和定位方法，不但简单，而且能够有效克制外界噪声引起的干扰，增强抗干扰性，从而快速准确的找出触控点的具体位置坐标。

Description

二维电容传感器的扫描配置及定位方法

技术领域

本发明涉及一种传感器的扫描配置，尤其是指一种二维电容传感器的扫描配置及定位方法。

背景技术

所谓二维电容传感器是指利用电容的原理传递X方向和Y方向上信号的一种器件或者装置，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，在现有的二位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二维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二维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，本发明提供了一种二维电容传感器的扫描配置，其具有布设于一侧的单层电极组，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，同时扫描双数个电极组以获取相应的数据来判断Y轴方向上的坐标，以及利用Y方向侦测位置坐标时产生的数据，通过同时扫描两行或者两列获取两个或者两列的电容差值来计算X方向的位置坐标。

本发明还公开了利用上述二维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，逐次顺序扫描每个电极组，获取各个数据，并求各个数据之和；然后，逐次顺序同时扫描双数个电极组，侦测出Y方向上的位置点坐标；最后，根据上述各个数据之和与Y方向上位置点坐标产生的数据最终计算出X方向上的位置点坐标，且所述X方向上的位置点坐标是根据逐次顺序扫描每个电极组所获取的各个数据的和除以上述Y方向上位置点坐标产生的数据形成的抛物线进行积分后的数值，再乘以一个常数而确定。

本发明所述的二维电容传感器的扫描配置和定位方法，不但简单，而且能够有效克制外界噪声引起的干扰，增强抗干扰性，从而快速准确的找出触控点的具体位置坐标。

附图说明

图1是根据本发明所述单层电极的结构布图。

图2是根据本发明触控对象移动时感应量随位置的变化图。

图3是根据本发明触控后感应量随时间的变化图。

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。

本发明所涉及的二维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的布线结构，所述电极层1由多个电极组10组成，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。

本发明采用对上述电极层 1中逐行或者逐列扫描时，每次同时扫描两行或者两列，然后获取两行或者两列的电容差值，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，则逐次顺序扫描所述电极组，第一次扫描时，将第一组电极10中的正触控电极11作为扫描S端，将第一组电极10中的负触控电极12作为参考R端，此时其它组电极10均悬空或者均接地，侦测第一次扫描获得第一组数据X1；第二次扫描时，将第二组电极10中的正触控电极11作为扫描S端，将第二组电极10中的负触控电极12作为参考R端，此时其它组电极10均悬空或者均接地，侦测第二次扫描获得第一组数据X2；第N次扫描时，将第N组电极10中的正触控电极11作为扫描S端，将第N组电极10中的负触控电极12作为参考R端，此时其它组电极10均悬空或者均接地，侦测第N次扫描获得第一组数据Xn；计算上述获得的第一组数据X1到Xn的和，用公式表示如下：

X(i)。

当触控对象从左向右触碰上述电容传感器时，以一个电极组为例，就会侦测到如图2所述的感应量随X方向位置变化的波形图，触控对象在左侧时，此时侦测的感应量的正值最大，随触控对象的不断右移，感应量出现了负的最大值。由于感应强度的计算为扫描S端电极的电容量与参考R端电极的电容量之差，所以触控对象在最左侧时，此时扫描S端电极的接触面积最大，参考R端电极的接触面积最小，因此侦测的感应强度最大；随触控对象的不断右移至中间位置时，扫描S端电极和参考R端电极的接触面积相等，此时侦测到的感应强度为零；当触控对象滑动至最右端时，此时扫描S端电极的接触面积最小，参考R端电极的接触面积最大，此时侦测的感应强度为最大，且为负值。

由于在本发明中，若计算X方向的位置坐标需要利用Y方向侦测位置坐标时产生的数据，所以下面先具体论述Y方向上触控对象触碰后的具体位置坐标：对于Y轴方向上的位置点坐标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。

将上述电极层1中第一组电极10均作为扫描S端，即将第一组电极10中的正触控电极11和负触控电极12在芯片内部设置成导通，此时每个电极组10均看成一个矩形，故将顺序排列的第二组触控电极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中第二组电极10均作为扫描S端，将顺序排列的第三组电极10均作为参考R端，此时其它触控电极10均悬空或者均接地；依照上述扫描方法，顺序完成Y轴方向上的扫描设置并获取数据。

请参考图3所示，在上述扫描Y轴获得的数据中形成一抛物线，首先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3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。

求出上述Y轴方向上的位置坐标后，就可以确定出X方向上的位置坐标。具体方法如下：用上述获得的第一组数据X1到Xn的和除以上述Y方向上位置点坐标产生的数据形成的抛物线进行积分后的数值，再乘以一个常数C即可。其中常数C是与分辨率有关的常数，可以根据结果进行调整。

通过上述方法我们得出了触控对象在X方向及Y方向上的位置点坐标，最终确定出了触控对象的具体位置坐标。本发明所采用的扫描配置方法，不但提高了抗干扰性能，而且快速准确的判断出触控对象的具体位置。

本发明在判断Y轴方向上的坐标时，采用同时扫描两个电极组并获取相应的数据最终确定出传感器的具体位置，因此运用同样原理，同时扫描两个以上电极组也应可以确定出传感器的具体位置，但此时需要双数个电极组，其中双数个的一半电极组用来作参考电极，依次相邻的另一半电极组作为参考端。所以即使外界存在干扰的情况下，也可以最大程度上减小干扰，因此抗干扰能力增强；且在整个扫描设置中，上述参考R端的引入不但设置上比较方便，而且更改灵活，在R与S端干扰一致的情况下，甚至可以排除干扰；再者，本发明所采用的定位方法，不但简单，而且能快速准确的判断触控点的具体位置。

Claims (8)

1.一种二维电容传感器的扫描配置，其具有布设于一侧的单层电极组，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：同时扫描双数个电极组以获取相应的数据来判断Y轴方向上的坐标，以及利用Y方向侦测位置坐标时产生的数据，通过同时扫描两行或者两列获取两个或者两列的电容差值来计算X方向的位置坐标。

2.利用上述权利要求1所述的二维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，逐次顺序扫描每个电极组，获取各个数据，并求各个数据之和；

然后，逐次顺序同时扫描双数个电极组，侦测出Y方向上的位置点坐标；

最后，根据上述各个数据之和与Y方向上位置点坐标产生的数据最终计算出X方向上的位置点坐标，且所述X方向上的位置点坐标是根据逐次顺序扫描每个电极组所获取的各个数据的和除以上述Y方向上位置点坐标产生的数据形成的抛物线进行积分后的数值，再乘以一个常数而确定。

3.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于：所述逐次顺序扫描每个电极组时，若将每个电极组中的一个触控电极作为扫描端，那么该电极组的另一个触控电极则作为参考端，此时其它电极组均悬空或者均接地。

4.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于：所述侦测Y方向上的位置点坐标时，每个电极组均导通。

5.如权利要求2或4所述的定位方法，其特征在于：所述逐次顺序同时扫描双数个电极组时，其中双数个的一半电极组作为扫描端，依次相邻的另一半电极组作为参考端。

6.如权利要求2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。

7.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于：所述Y方向上的位置点坐标是根据电极组所连接的扫描线上侦测到的数据出现了最大感应值以及最小感应值，且最大感应值大于预设最大值、最小感应值小于预设最小值，那么所述最大、最小感应值之间穿越零感应值的位置就是位置点坐标。

8.如权利要求2所述的定位方法，其特征在于：所述正触控电极与所述负触控电极相向排列，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。

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