CN102959864A - 用于检测对手持式装置的抓握的传感器装置及方法以及手持式装置 - Google Patents

用于检测对手持式装置的抓握的传感器装置及方法以及手持式装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102959864A
CN102959864A CN2011800288193A CN201180028819A CN102959864A CN 102959864 A CN102959864 A CN 102959864A CN 2011800288193 A CN2011800288193 A CN 2011800288193A CN 201180028819 A CN201180028819 A CN 201180028819A CN 102959864 A CN102959864 A CN 102959864A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
operator scheme
sensor device
under
handheld apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800288193A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102959864B (zh
Inventor
霍尔格·斯特劳斯
彼得·法布豪尔
克劳斯·卡尔特纳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Microchip Technology Germany GmbH
Original Assignee
Ident Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ident Technology AG filed Critical Ident Technology AG
Publication of CN102959864A publication Critical patent/CN102959864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102959864B publication Critical patent/CN102959864B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/228—Circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/26—Power supply means, e.g. regulation thereof
    • G06F1/32—Means for saving power
    • G06F1/3203—Power management, i.e. event-based initiation of a power-saving mode
    • G06F1/3206—Monitoring of events, devices or parameters that trigger a change in power modality
    • G06F1/3231—Monitoring the presence, absence or movement of users
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/962—Capacitive touch switches
    • H03K17/9622—Capacitive touch switches using a plurality of detectors, e.g. keyboard
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03543—Mice or pucks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/9401—Calibration techniques
    • H03K2217/94031—Calibration involving digital processing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/960775—Emitter-receiver or "fringe" type detection, i.e. one or more field emitting electrodes and corresponding one or more receiving electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D10/00—Energy efficient computing, e.g. low power processors, power management or thermal management

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Telephone Function (AREA)

Abstract

本发明涉及用于检测一只手对手持式装置的抓握的传感器装置。此外，本发明涉及用于检测一只手对手持式装置的抓握的方法，其中所述手持式装置包括根据本发明的用于检测所述抓握的传感器装置。此外，本发明涉及包括根据本发明的传感器装置的手持式装置。所述传感器装置包括至少一个第一电极及至少一个第二电极。所述第一电极可在第一操作模式下操作。所述第二电极可在所述第一操作模式下及在第二操作模式下操作。在所述第一操作模式下，分析所述第一电极与所述第二电极之间的电容性耦合。在所述第二操作模式下，对照参考接地分析所述第二电极的电容性负载。

Description

用于检测对手持式装置的抓握的传感器装置及方法以及手持式装置
技术领域
本发明涉及用于检测一只手对手持式装置的抓握的传感器装置。此外，本发明涉及用于检测一只手对手持式装置的抓握的方法，其中所述手持式装置包括用于检测所述抓握的根据本发明的传感器装置。此外，本发明涉及包括根据本发明的传感器装置的手持式装置。
背景技术
长期以来一直希望可靠地检测一只手对手持式装置的抓握，尤其是对于电手持式装置。为了可靠地检测一只手对手持式装置的抓握，所述手持式装置(例如手机)可具备正被执行的额外功能(取决于一只手是否抓握所述手持式装置)。举例来说，当一只手抓握手机时，手机可接通及/或键锁可解锁。当松手放开手机时，手机可断开及/或键锁可被激活。
从GB 2398138A已知可检测一只手靠近或触摸手持式装置的传感器装置。所述传感器装置包括电容性传感器，假若靠近或触摸，所述电容性传感器将所述手持式装置(例如计算机鼠标)设置为活动模式，而当手从计算机鼠标拿开时，所述电容性传感器自动将所述计算机鼠标设置为睡眠模式。
测量随着靠近而变化的电容性传感器的电容，用于检测对计算机鼠标的靠近，其中预定电容代表唤醒检测器的切换阈值。
测试已展示在GB 2398138A中提到的唤醒检测器具有其不能可靠地检测手靠近唤醒检测器的缺点。在大多数不利条件下，甚至错误地检测手靠近唤醒检测器。当手靠近所述电容性传感器的情况下所述传感器的电容变化仅非常低时，情况尤其如此。
发明内容
发明目的
因此，为了至少部分地避免从技术现状已知的缺点，且为了实现精确及安全地检测对手持式装置(尤其电手持式装置)的抓握，本发明基于所述问题提供解决方案。
根据本发明的解决方案
根据本发明，借助于传感器装置、包括根据本发明的传感器装置的手持式装置以及借助于根据本发明独立权利要求书的传感器装置来检测对手持式装置的抓握的方法来实现此目的。本发明的有利实施例及发展在相应的附属权利要求书中涉及。
根据本发明，提供一种包括正与分析装置耦合的至少一个第一电极及至少一个第二电极的传感器装置。所述至少一个第一电极可在第一操作模式下操作。所述至少一个第二电极可在所述第一操作模式下及在第二操作模式下操作。在所述第一操作模式下，所述至少一个第一电极与所述至少一个第二电极之间的电容性耦合可由所述分析装置分析。在所述第二操作模式下，可由所述分析装置对照参考接地分析所述至少一个第二电极的电容性负载。
所述至少一个第一电极可在所述第二操作模式下操作。因此，还可在所述第二操作模式下检测对手持式装置的抓握。
如果可在所述第一操作模式下及在所述第二操作模式下将交变电信号施加到所述第二电极，那么是有利的，其中所述第一电极与所述第二电极之间的电容性耦合由流入所述第一电极中的电流表示。
可在所述第二操作模式下将交变电信号施加到所述第一电极，其中可由所述分析装置对照参考接地分析所述至少一个第一电极的电容性负载。
所述分析装置可经配置以在所述第一操作模式及所述第二操作模式的每一者下提供传感器信号，所述信号分别指示所述第一电极与所述第二电极之间的电容性耦合，或所述第一电极及/或所述第二电极的所述电容性负载。
所述传感器装置可在所述第一操作模式下及在所述第二操作模式下循序操作。
所述传感器装置可在所述第一操作模式下及在所述第二操作模式下并行操作。
待在所述第二操作模式下分析的所述电容性负载可用作用于在所述第一模式下调整所述传感器装置灵敏度的参考值。
已证明当所述传感器装置包括第三电极时是有利的，其中可将具有不同于施加到所述第二电极的所述交变电信号的相位及/或振幅的相位及/或振幅的交变电信号施加到所述第三电极。
所述传感器装置还可包括第三电极及第四电极，其各自可具有施加到它们的交变电信号。当所述传感器装置可在第三操作模式下操作时是有利的，其中可由所述分析装置分析所述第一电极与所述第三电极之间的电容性耦合及所述第二电极与所述第四电极之间的电容性耦合。
此外，提供一种至少包括根据本发明的传感器装置的手持式装置。
所述第一电极及所述第二电极在所述手持式装置上以当一只手抓握所述手持式装置时第一电极及第二电极至少部分地与一只手重叠的方式相对彼此优先布置。
所述第一电极及所述第二电极可面对面布置在两个壁上，优选面对面在所述手持式装置外壳的两个侧壁上。
此外，本发明涉及一种用于检测一只手对具有第一电极及第二电极、尤其具有根据本发明的传感器装置的手持式装置的抓握的方法，所述方法至少包括下列步骤：
-将交变电信号施加到所述第二电极，使得所述第二电极发射交变电场，
-在第一操作模式下，测量第一电极与第二电极之间的电容性耦合且提供第一测量信号，
-在第二操作模式下，对照参考接地测量第二电极的电容性负载且提供第二测量信号，
其中所述测量信号指示手对手持式装置的抓握。
所述测量步骤可并行或循序执行。
第二测量信号可用于调整在第一操作模式下传感器装置的灵敏度。
附图说明
可在结合如下图的下文描述中找到本发明的进一步细节及特征以及本发明的进一步优势：
图1包括从技术现状已知的用于靠近检测的传感器装置的手机；
图2正在第一操作模式(发射模式)下操作的具有两个传感器电极的根据本发明的传感器装置；
图3正在第二操作模式(负载模式)下操作的具有两个传感器电极的根据本发明的传感器装置；
图4正在第一操作模式下以及在第二操作模式下操作的具有两个传感器电极的根据本发明的传感器装置；
图5两个传感器信号随时间的过去且取决于电手持式装置是否接地的进程，其中第一传感器信号被指派给第一操作模式，且第二传感器信号被指派给第二操作模式；
图6可在第一操作模式下以及在第二操作模式下操作的根据本发明的传感器装置的实施的实例；
图7根据图6此外包括一补偿电极的根据本发明的传感器装置；以及
图8根据图6此外包括两个补偿电极的根据本发明的传感器装置。
具体实施方式
图1展示包括从技术现状已知的靠近传感器的手机。此靠近传感器是(例如)从上文提到的GB 2398138A已知。靠近传感器的电极E布置在手机的左外壳壁。当手靠近手机或电极E时，电极E处的电容改变。此电容改变可由与电极E耦合的分析装置分析。然而，这是不利的，尤其是在电池操作的装置的情况下且在用户的手与电极E之间的电容性耦合非常低的情况下，当手靠近电极E时，耦合电容的变化也非常小，这可意味着可能未可靠地检测靠近。
下文参考图2到图8更详细地描述本发明。根据本发明，传感器装置在第一操作模式下及在第二操作模式下操作。这使得能够特别可靠且精确地检测一只手对手持式装置的抓握。首先，为了进一步阐明根据本发明的传感器装置，参考图2描述在第一操作模式下传感器装置的操作。接着参考图3描述在第二操作模式下的根据本发明的传感器装置。接着参考图4描述在所述第一操作模式下以及在所述第二操作模式下操作的根据本发明的传感器装置。下列图5到图8展示根据本发明的传感器装置的实施方案的进一步细节。
图2展示在第一操作模式下操作的根据本发明的传感器装置。所述第一操作模式在下文中称为“发射模式”。
为了使传感器装置在发射模式下操作，传感器装置包括传感器电路TS1及与所述传感器电路TS1耦合的两个电极E1及E2。在发射模式下，电极E2用作发射电极，且电极E1用作接收电极。在发射模式下分析两个电极E1与E2之间的电容性耦合。
为了使传感器装置在发射模式下操作，将交变电信号施加到电极E2，使得电极E2发射交变电场。当手靠近电极E1及E2时，在电极E2处发射的交变电场经由所述手耦合到电极E1中，使得在电极E2与电极E1之间形成电容性耦合。在未在本文中展示的进一步的实施例中，即使没有手靠近传感器装置，也能形成此(低)电容性耦合。然而，电极E1及E2相对彼此以如下方式优先布置：如果没有手靠近，那么在电极E1与E2之间没有电容性耦合形成。
两个电极E1与E2之间的电容性耦合随着手进一步靠近传感器装置而发生变化，使得电极E1与E2之间耦合电容的变化可用作手靠近传感器装置的指示器。
根据图2的等效电路图仅考虑对在发射模式下传感器装置的操作重要的能力。在发射模式下根据本发明的传感器装置的操作尤其适合电池操作的装置，因为在大多数情况下，用户到装置接地DEVGND不存在耦合或只是存在非常低的耦合，且事实上装置自身没有耦合到接地。
然而，如果存在用户到装置接地的电容性耦合或装置到接地的电容性耦合，或如果此电容性耦合变得明显，那么在电极E1处的接收信号(即，耦合到电极E1中的交变电场)大大减弱。装置到接地的耦合的明显增加可(例如)通过连接额外的装置而形成。举例来说，当手机与充电装置连接时就是这样。可借助于有效耦合到接地而降低在发射模式下一只手对手持式装置的抓握的靠近检测或检测的精确度。
图3展示在第二操作模式下操作的根据本发明的传感器装置。所述第二操作模式在下文中称为“负载模式”。当根据本发明的传感器装置在所述负载模式下操作时，电极与参考接地之间的电容性负载用于检测手向所述电极的靠近。
电容性负载意味着通过导电性手的靠近来增加从电极到参考接地的活动电场的强度，且因此导致电极与参考接地之间的电容的增加。电容性负载是从电极到参考接地的活动电场的强度的量度，或电极与参考接地之间的电容的量度。
因此，对照参考接地来分析电极的电容。这是发射器及接收器连接到同一电极的负载模式的特性。
在图3中展示的传感器装置包括两个传感器，每一者在第二操作模式下(即，负载模式下)操作。第一传感器包括第一传感器电路LS1及与其耦合的传感器电极E1。第二传感器包括第二传感器电路LS2及与其耦合的第二传感器电极E2。所述两个传感器电路LS1、LS2每一者与微控制器MCU耦合，所述微控制器MCU优先处理及分析由两个传感器电路LS1、LS2提供的传感器信号，且优先发射独一无二的传感器信息到电装置(例如手机)的主处理单元。
如下参考第一传感器LS1，E1描述在负载模式下根据本发明的传感器装置的操作。
为了传感器LS1，E1的操作，产生施加到传感器电极E1的交变电信号。此交变电信号的产生可通过从技术现状已知的方法执行，例如信号产生器。将交变电信号施加到传感器电极E1导致正由传感器电极E1发射的交变电场。当手靠近传感器电极E1时，传感器电极E1与靠近的手之间的电容增加，从而导致电极对照参考接地的电容性负载增加。在传感器电路LS1处测量所述电容性负载。举例来说，电容性负载的变化可通过经由分流电阻器的负载电流的变化来确定。
当手靠近手机G左侧时或当用户触摸手机G的左侧时，这使在用户与左电极E1之间的电容性耦合增加。电极E1与用户之间的电容性耦合在图3中指示为集中电容C1R。通过用户到手机G的接地DEVGND的直接耦合以及通过用户到其它导电物体及到接地的耦合及回到装置接地DEVGND的耦合而形成返回电流路径。在图3中，用户到装置接地的耦合指示为C3。在图3中，用户到其它导电物体及到接地的耦合指示为电容C2，且回到装置接地的耦合指示为电容C6。
由于电极E1到接地的耦合，还可出现电极E1的进一步电容性负载，因为电极E1与电容C6串联。电极E1与接地之间的电容在图3中指示为C5。
电容C2到C6是可保持长期变化的变量。变化可受位置、人持其手的方式制约。在手靠近电极E1的情况下或在用手抓握电极E1的情况下电极E1的额外负载已变得明显，耦合电容C1R是主要支配感应器LS1中的信号改变的电容，因为耦合电容性C1R与剩余的负载电容C2到C6串联，且耦合电容C1R与剩余的负载电容C2到C6相比较低。这还意味着正在负载模式下操作的传感器装置的信号变化仍实质上与不同的接地情况无关。
通过提供各自在负载模式下操作的两个传感器LS1，E1或LS2，E2，有利地可能检测对手机G的抓握。作为可靠检测的先决条件，传感器电极E1及传感器电极E2必须各自以如下方式布置在手机G处：当抓握手机G时，传感器电极E1及传感器电极E2优先仅被手覆盖。举例来说，传感器电极E1可布置在手机外壳的左侧壁处，传感器电极E2可布置在手机G的右外壳壁处。当然，电极E1及E2还可布置在手机外壳上的不同地方(取决于所要应用)。
然而，为了仅检测手向手机的靠近，仅提供两个传感器LS1，E1或LS2，E2中的一者就足够。
为了在很大程度上独立于到接地的耦合，确保更精确地检测一只手靠近或抓握手持式装置，根据本发明的传感器装置在第一操作模式下(即，在发射模式下)以及在第二操作模式下(即，在负载模式下)操作。下文参考图4更详细地描述在第一操作模式下及在第二操作模式下操作的传感器装置。
图4展示具有两个传感器LS1，E1及LS2，E2(既定用于负载模式下传感器装置的操作)及一传感器TS1，E1，E2(既定用于发射模式下传感器装置的操作)的根据本发明的传感器装置。已参考图3描述了在负载模式下根据本发明的传感器装置的运作。已参考图2描述了在发射模式下传感器装置的运作。
如可从图4所见，电极E1及E2用于负载模式下传感器装置的操作以及用于发射模式下传感器装置的操作。当然，对于两个操作模式中的每一者还可能提供个别电极。此外，当不用图4中展示的两个传感器电路LS1或LS2中的一者时，根据本发明的传感器装置可在两者操作模式下操作。
为了功能性描述可在两者操作模式下操作的根据本发明的传感器装置，图4仅展示在电极E2(发射电极)上的活动耦合电容C1T及在电极E1(接收电极)上活动耦合电容C1R。假若一只手靠近或抓握手持式装置，那么在发射模式下以及在负载模式下的相应传感器电路TS1或LS1、LS2产生传感器信号。根据图2及图3的实施例，由相应传感器电路TS1，LS1及LS2产生的传感器信号可能会不同(取决于耦合条件，尤其是到接地的耦合)。
图5展示随着时间的过去正由在发射模式下操作的传感器提供传感器信号及正由在负载模式下操作的传感器提供传感器信号的典型过程。展示对于若干负载场景在不同时间点处两个传感器信号的电平的时间变化。信号T对应于发射模式下传感器装置的传感器信号，传感器信号L1、L2对应于负载模式下传感器装置的传感器信号。为更好地说明两者信号的时间变化，展示传感器信号T关于传感器信号L1、L2轻微地偏移。在特定情况下，传感器信号T及传感器信号L1、L2的电平变化还可同时发生。
电容性传感器装置在时间t1与t4的点之间未接地。这些信号过程在时间t4及t6的点之间针对接地的传感器装置而标绘。
根据本发明的传感器装置被视为处于空载的静止状态，即没有手靠近传感器装置或没有用一只手握住有传感器装置的手持式装置，且在时间t1与t2的点之间处于未接地状态。
在时间t2与t3的点之间，存在手向传感器装置的靠近或用一只手对有传感器装置的手持式装置的抓握，而无到接地的相关耦合。在这种情况下，在发射模式下的传感器装置以及在负载模式下的传感器装置展示相应传感器信号T、L1、L2的明显增加，其中两个传感器子系统LS1、LS2在负载模式下提供几乎完全相同的传感器信号L1及L2。
在时间点t3处，手从传感器装置离开，或放开手持式装置。电平再一次降低到在时间点t1处的初始值。
在时间点t4处，发生手持式装置的接地，例如通过将充电装置连接到手持式装置。在这种情况下，由于参考图2而描述发生了到接地的耦合，在发射模式下正在电极E2与电极E1之间发射的信号大幅减弱，使得在时间点t5处对手持式装置的抓握仅导致信号T的电平的较小改变。与此相反，在负载模式下传感器信号L1、L2在传感器电路LS1、LS2中明显增加，因为接地导致相应电极E1及E2处的较高电容性负载(参看图3)。
因为电手持式装置，尤其电池操作的装置主要在没有到接地的相关耦合的情况下操作，所以在发射模式下传感器装置的传感器信号T优先用于检测一只手靠近手持式装置或抓握手持式装置。
在负载模式下根据本发明的传感器装置的传感器信号L1、L2优先用作用于检测可能接地情况的参考信号。假如不存在接地，为了确保提高检测可靠性，可将传感器信号L1、L2用作关于传感器信号T的冗余信息。假若接地，传感器信号L1、L2结合传感器信号T表示对于接地的判别标准，使得根据本发明的传感器装置可在发射模式下切换到较高的灵敏度。
可实现传感器信号的关联，举例来说，通过传感器信号L1、L2与传感器信号T的比率L1/T或L2/T或另外(L1+L2)/T。在未接地的情况下，此比率仍几乎是常数，而此比率在接地情况下由于图5展示的电平而明显增加，且因此提供关于接地状态的信息。
这样，在发射模式下可调整传感器装置。举例来说，施加到电极E2的交变信号的振幅可按比例放大或缩小(取决于在负载模式下电极的电容性负载)。作为替代或除此之外，可调整在发射模式下用于靠近或触摸检测的阈值(取决于传感器信号L1及/或L2)。
传感器信号L1、L2与传感器信号T的组合因此在许多应用场景中提供提高的检测可靠性。
图4中展示的根据本发明的传感器装置使用户向手持式装置的靠近或一只手对手持式装置的抓握关于检测及抑制具有较低错误率且实质上与到接地的耦合无关。
图6展示实施根据本发明的传感器装置的实施的实例，其可在第一操作模式下(即，在发射模式下)以及在第二操作模式下(即，在负载模式下)操作。
在开关位置T，根据本发明的传感器装置处于发射模式，即，测量及分析在电极E2与电极E1之间的电容性耦合。在开关位置L，根据本发明的传感器装置处于负载模式，即，测量及分析电极E1处的电容性负载(具有TX1及RX1)及电极E2处的电容性负载(具有TX2及RX2)。
传感器装置可(举例来说)借助于两个开关S1，S2在两个操作模式的一者下循环操作。在负载模式下，可检测及分析电容性传感器装置的接地或到接地的耦合。分析的结果可被用于在发射模式下的传感器装置的后续操作。举例来说，可调整施加到发射电极E2的交变电信号(取决于在负载模式下传感器的电容性负载)。然而，还可调整阈值以用于分析发射模式下的第二测量。
然而，根据本发明的传感器装置在负载模式下及在发射模式下还可并行或几乎并行操作。
图7及8展示根据本发明的传感器装置的实施的另外两个实例。
图7提供额外的电极K1，其用作在发射模式下传感器装置的补偿电极。将交变电信号施加到补偿电极K1，所述信号优先具有不同于施加到电极E1的交变电信号的相位及/或振幅的相位及/或振幅。
补偿电极K1相对于电极E1以补偿电极K1处发射的交变电场耦合到接收电极E1中的方式布置。这样，至少在接收电极E1的区域中实现手持式装置的电容性环境的补偿。
当用一只手抓握手持式装置时，在发射模式下在发射电极E2处发射的交变电场经由手耦合到接收电极E1。这样，在补偿电极K1处发射的交变电场被“桥接”。耦合到接收电极E1中的交变电场用作一只手对手持式装置的抓握的量度。
图8展示根据图7的传感器装置，除了补偿电极K1外还包括第二补偿电极K2。补偿电极K2相对于发射电极E2以补偿电极K2处发射的交变电场可耦合到发射电极E2中的方式布置。
当在操作中时，当在发射模式(两个开关S1及S2的开关位置T)下用一只手抓握电手持式装置时，电极E2，K2及K1中的每一者处发射交变电场，其经由手耦合到接收电极E1。补偿电极K2及K1处发射的交变电场实现对外壳两侧处的电容性环境的补偿。
此外，完整的系统测试可借助于补偿电极K1及K2来执行。系统测试可在开始测量模式之前执行。为了实现操作期间传感器装置的校准，系统测试还可以周期性间隔来执行。
系统测试全面检查微控制器MCU、供电线及电极。为此，使开关S1及S2进入开关位置L。将交变电信号(测试信号)施加到补偿电极K1，且将接收信号在接收电极E1处分接，可测试所述接收信号是否符合预定义容许值。同样地，将交变电信号(测试信号)施加到补偿电极K2，且使接收信号在电极E2处分接，电极E2在系统测试中起接收电极的作用。还可测试此接收信号是否符合预定义容许值。
根据本发明，为了(举例来说)检测当用手抓握手持式装置时手在手持式装置处的不同位置，还可在一个手持式装置处提供根据本发明的数个传感器装置。
在本发明的进一步发展中，所述传感器装置在发射模式下可包括一个发射电极E2及数个接收电极E1。所述传感器装置还可包括数个发射电极E2及一个接收电极E1。在另一实施例中，所述传感器装置在发射模式下还可包括数个发射电极E2及数个接收电极E1。在数个发射电极E2的情况下，可将不同的交变电信号施加到每一发射电极E2，使得不同的交变电场经由手耦合到接收电极E1中(取决于抓握手的位置)。可将耦合到接收电极E1中的交变电场分离并指派给相应的发射电极E2。
对于负载模式，传感器装置还可包括两个以上电极。举例来说，图3中展示的传感器装置的传感器电路LS1可包括额外的电极。所述额外的电极也适用于图4中展示的传感器电路LS2。
上文已描述代表电手持式装置的手机。可具备根据本发明的传感器装置的手持式装置还可为计算机鼠标、用于装置的遥控器、数字相机、游戏控制器等等。

Claims (22)

1.一种传感器装置，其包括正与分析装置(LS1，LS2，TS1，MCU)耦合的至少一个第一电极(E1)及至少一个第二电极(E2)，其中
所述至少一个第一电极(E1)可在第一操作模式(TM)下操作，
所述至少一个第二电极(E2)可在所述第一操作模式(TM)下及在第二操作模式(LM)下操作，
在所述第一操作模式(TM)下，可由所述分析装置(TS1，MCU)分析所述至少一个第一电极(E1)与所述至少一个第二电极(E2)之间的电容性耦合，且
在所述第二操作模式(LM)下，可由所述分析装置(LS1，LS2，MCU)对照参考接地(DEVGND)分析所述至少一个第二电极(E2)的电容性负载。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述至少一个第一电极(E1)可在所述第二操作模式(LM)下操作。
3.根据权利要求1或2所述的传感器装置，其中可在所述第一操作模式(TM)下及在所述第二操作模式(LM)下，将电交变信号施加到所述第二电极(E2)，其中所述第一电极(E1)与所述第二电极(E2)之间的所述电容性耦合由在所述第一电极(E1)中流动的电流表示。
4.根据权利要求2或3所述的传感器装置，其中可在所述第二操作模式(LM)下，将交变电信号施加到所述第一电极(E1)，其中可由所述分析装置对照参考接地分析所述至少一个电极(E1)的电容性负载。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述分析装置经配置以在所述第一操作模式(TM)下及在所述第二操作模式(LM)下各提供一传感器信号，所述信号分别指示所述第一电极(E1)与所述第二电极(E2)之间的所述电容性耦合，或所述第一电极(E1)及/或所述第二电极(E2)的所述电容性负载。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述传感器装置可在所述第一操作模式(TM)下及在所述第二操作模式(LM)下循序操作。
7.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的传感器装置，其中所述传感器装置可在所述第一操作模式(TM)下及在所述第二操作模式(LM)下并行操作。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其中待在所述第二操作模式(LM)下分析的所述电容性负载可用作用于在所述第一操作模式(TM)下调整所述传感器装置的灵敏度的参考值。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置，其进一步包括第三电极(K1)，其中可将具有不同于施加到所述第二电极(E2)的所述交变电信号的相位及/或振幅的相位及/或振幅的交变电信号施加到所述第三电极(K1)。
10.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的传感器装置，其进一步包括第三电极(K1)及第四电极(K2)，其各自可具有施加到它们的交变电信号，其中可使所述第三电极(K1)与所述第一电极(E1)电容性耦合，且可使所述第四电极(K2)与所述第二电极(E2)电容性耦合，其中所述传感器装置可在第三操作模式(KM)下操作，其中可由所述分析装置分析所述第一电极(E1)与所述第三电极(K1)之间的所述电容性耦合及所述第二电极(E2)与所述第四电极(K2)之间的所述电容性耦合。
11.一种手持式装置(G)，其包括至少一个根据前述权利要求中任一权利要求所述的传感器装置。
12.根据权利要求11所述的手持式装置，其中所述第一电极(E1)及所述第二电极(E2)在所述手持式装置上相对彼此以当用一只手抓握所述手持式装置时所述第一电极(E1)及所述第二电极(E2)至少部分地被手重叠的方式布置。
13.根据权利要求12所述的手持式装置，其中所述第一电极(E1)及所述第二电极(E2)面对面布置在两个壁处，优选面对面布置在所述手持式装置外壳的两个侧壁处。
14.根据权利要求11到13中任一权利要求所述的手持式装置，其中所述手持式装置包括计算机鼠标、用于装置的遥控器、数字相机及游戏控制器中的至少一者。
15.一种用于检测一只手对具有第一电极(E1)及第二电极(E2)，尤其具有根据权利要求1到10中任一权利要求所述的传感器装置的手持式装置(G)的抓握的方法，其至少包括下列步骤：
将交变电信号施加到所述第二电极(E2)，使得所述第二电极(E2)发射交变电场，
在第一操作模式(TM)下，测量所述第一电极(E1)与所述第二电极(E2)之间的所述电容性耦合且提供第一测量信号(T)，
在第二操作模式(LM)下，对照参考接地(DEVGND)测量所述第二电极(E2)的所述电容性负载且提供第二测量信号(L1，L2)，
其中所述测量信号指示所述手对所述手持式装置的所述抓握。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述第二操作模式下，将交变电信号施加到所述第一电极(E1)，使得其发射交变电场，且测量所述第一电极(E1)的所述电容性负载。
17.根据权利要求15或16所述的方法，取决于所述第二操作模式下所述电极的所述电容性负载，调整在所述第一操作模式下施加到所述第二电极(E2)的所述交变电信号的振幅。
18.根据权利要求15到17中任一权利要求所述的方法，并行或循序执行测量步骤。
19.根据权利要求15到18中任一权利要求所述的方法，在所述第一操作模式(TM)下，使用所述第二测量信号来调整所述传感器装置的灵敏度。
20.根据权利要求15到19中任一权利要求所述的方法，其中在所述第一操作模式下，将交变电信号施加到一个第一补偿电极(K1)。
21.根据权利要求20所述的方法，其中施加到所述第一补偿电极的所述交变电信号具有不同于施加到所述第一电极(E1)的所述交变电信号的相位及/或振幅的相位及/或振幅。
22.根据权利要求15到19中任一权利要求所述的方法，其中将交变电信号施加到所述一个第一补偿电极(K1)及一个第二补偿电极(K2)中的每一者，使得可使所述第一补偿电极(K1)与所述第一电极(E1)电容性耦合且可使所述第二补偿电极(K2)与所述第二电极(E2)电容性耦合，其中所述传感器装置在第三操作模式(KM)下操作，其中由所述分析装置分析所述第一电极(E1)与所述第一补偿电极(K1)之间的所述电容性耦合及所述第二电极(E2)与所述第二补偿电极(K2)之间的所述电容性耦合。
CN201180028819.3A 2010-07-05 2011-06-29 用于检测对手持式装置的抓握的传感器装置及方法以及手持式装置 Expired - Fee Related CN102959864B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1020100309591 2010-07-05
DE102010030959A DE102010030959B4 (de) 2010-07-05 2010-07-05 Sensoreinrichtung und Verfahren zur Detektion eines Umgreifens eines Handgerätes sowie ein Handgerät
PCT/EP2011/060968 WO2012004176A1 (en) 2010-07-05 2011-06-29 Sensor device and method for the detection of a gripping of a hand-held device as well as a hand-held device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102959864A true CN102959864A (zh) 2013-03-06
CN102959864B CN102959864B (zh) 2017-11-24

Family

ID=44514653

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180028819.3A Expired - Fee Related CN102959864B (zh) 2010-07-05 2011-06-29 用于检测对手持式装置的抓握的传感器装置及方法以及手持式装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20160285450A1 (zh)
EP (1) EP2436118B1 (zh)
JP (1) JP5890406B2 (zh)
KR (1) KR20130093518A (zh)
CN (1) CN102959864B (zh)
DE (1) DE102010030959B4 (zh)
WO (1) WO2012004176A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104571922A (zh) * 2015-01-13 2015-04-29 小米科技有限责任公司 触摸响应方法、装置及终端

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009057935B4 (de) * 2009-12-11 2015-07-09 Ident Technology Ag Einrichtung und Verfahren zur Detektion eines Umgreifens eines Handgeräts durch eine Hand
US9851883B2 (en) 2014-02-17 2017-12-26 Xerox Corporation Method and apparatus for adjusting and moving a user interface for single handed use on an endpoint device
US9798399B2 (en) 2014-06-02 2017-10-24 Synaptics Incorporated Side sensing for electronic devices
JP7155920B2 (ja) * 2018-11-16 2022-10-19 株式会社アイシン ステアリング装置
DE102019209430A1 (de) * 2019-06-28 2020-12-31 Robert Bosch Gmbh Sensoreinrichtung mit kapazitivem Sensor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001006472A2 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Automotive Systems Laboratory, Inc. Proximity sensor
CN101283507A (zh) * 2005-06-03 2008-10-08 辛纳普蒂克斯公司 保护用于接近性检测的电荷转移电容传感器的方法和系统
WO2009130165A2 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Ident Technology Ag Electrode system for proximity detection and hand-held device with electrode system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7199783B2 (en) 2003-02-07 2007-04-03 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Wake-up detection method and apparatus embodying the same
DE20307931U1 (de) * 2003-05-21 2004-09-23 Sie Sensorik Industrie-Elektronik Gmbh Sensorkopf für einen kapazitiven Annäherungssensor
US7185999B2 (en) * 2005-05-12 2007-03-06 Eric Beare Associates Ltd. Flashlight with touch sensing on/off operation
KR101340860B1 (ko) * 2005-06-03 2013-12-13 시냅틱스, 인코포레이티드 시그마 델타 측정 기술들을 사용하여 캐패시턴스를검출하기 위한 방법들 및 시스템
DE102009057935B4 (de) * 2009-12-11 2015-07-09 Ident Technology Ag Einrichtung und Verfahren zur Detektion eines Umgreifens eines Handgeräts durch eine Hand

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001006472A2 (en) * 1999-07-15 2001-01-25 Automotive Systems Laboratory, Inc. Proximity sensor
CN101283507A (zh) * 2005-06-03 2008-10-08 辛纳普蒂克斯公司 保护用于接近性检测的电荷转移电容传感器的方法和系统
WO2009130165A2 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Ident Technology Ag Electrode system for proximity detection and hand-held device with electrode system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104571922A (zh) * 2015-01-13 2015-04-29 小米科技有限责任公司 触摸响应方法、装置及终端
CN104571922B (zh) * 2015-01-13 2018-02-02 小米科技有限责任公司 触摸响应方法、装置及终端

Also Published As

Publication number Publication date
EP2436118A1 (en) 2012-04-04
JP5890406B2 (ja) 2016-03-22
DE102010030959B4 (de) 2012-10-25
KR20130093518A (ko) 2013-08-22
DE102010030959A1 (de) 2012-01-05
US20160285450A1 (en) 2016-09-29
CN102959864B (zh) 2017-11-24
WO2012004176A1 (en) 2012-01-12
JP2013536608A (ja) 2013-09-19
EP2436118B1 (en) 2016-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11095119B2 (en) Corrosion mitigation for an external connector of an electronic device
CN102959864A (zh) 用于检测对手持式装置的抓握的传感器装置及方法以及手持式装置
KR101815042B1 (ko) 핸드헬드 디바이스의 파지를 검출하기 위한 방법 및 센서 디바이스
US10793097B2 (en) Capacitive measurement circuit with sensor wiring diagnostics
CN102273075B (zh) 电容式传感器系统
JP4356003B2 (ja) 静電容量検出装置
CN103181080B (zh) 用于检测手持式装置被手紧握的装置和方法
TW201133321A (en) Method and apparatus to measure self-capacitance using a single pin
CN103597711A (zh) 电子设备、无线电力接收装置以及显示装置
US10132651B2 (en) Capacitive sensing system with hardware diagnostics concept for detection of sensor interruption
US20130187662A1 (en) Determination of the location of an electrical disturbance
US20140218054A1 (en) Electrode Configuration, Hand-Held Device as Well as Method for the Detection of a Touch of a Hand-Held Device
CN111699629A (zh) 对电容式传感器的诊断
CN113644624B (zh) 具有触电保护功能的传输配电系统及其操作方法
KR20140052936A (ko) 정전용량형 센서 디바이스 및 정전용량형 센서 디바이스를 동작시키기 위한 방법
CN213181351U (zh) 一种基于电容原理检测材料杂质的装置
TWI571056B (zh) 用於偵測握持手持裝置之感測裝置及方法
CN108919979A (zh) 一种磁吸检测切换充电式无线鼠标
JP2012084453A (ja) 静電容量スイッチ
CN117562527A (zh) 生物阻抗检测电路、接触状态检测方法、芯片及电子设备
TW201019195A (en) Proximity sensing apparatus and method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20160811

Address after: German Ma Ning Ismail

Applicant after: Microchip technology Germany

Address before: Gil bloom

Applicant before: Ident Technology AG

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20171124

Termination date: 20180629