CN104641558A - 虚拟触摸旋钮组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种虚拟触摸旋钮组件，该组件把感测到的用户手指在旋钮周围的运动转换成用于操作电器的控制信号。旋钮在电器的用户控制面板上提供。旋钮是固定的，即，不能转动或旋转。提供了一种系统，该系统能够感测用户手指在固定的旋钮周围的移动并且把感测到的输入转换成用于设置电器或设备的操作的控制信号。

Description

虚拟触摸旋钮组件

技术领域

本发明涉及虚拟触摸旋钮组件，并且更具体而言，涉及把感测到的用户手指在旋钮周围的运动转换成用于电器操作的控制信号的虚拟触摸旋钮组件。

背景技术

一般而言，机电旋钮历来在用于消费者电子产品与电器的用户界面面板上提供。但是，机电旋钮会受到磨损。此外，这种旋钮需要在面板上安装它们的安装孔。这种孔可以允许水或化学物质进入电器的控制面板，这会损害电子产品。通常，具有机械可旋转旋钮的机电编码器极是基于笨重的机械设计，其中编码器实现为承受机械运动应力并堵塞入口区域。

所需要的是用于电器的、不遭受机械磨损和/或不向电器提供污染物进入的旋钮系统。

PCT专利公开No.WO 2010/115014 A1公开了虚拟旋钮接口，该虚拟旋钮接口包括基板、与基板关联的虚拟旋钮以及与基板和与虚拟旋钮关联的多个触摸传感器。虚拟旋钮和触摸传感器被配置并布置为使得触摸传感器检测由用户对虚拟旋钮的操纵。旋钮可以从基板拆除。可以提供当旋钮被拆除时禁用由旋钮控制的设备或功能的控制的特征。PCT专利公开No.WO 2010/115014 A1的图1F-1G说明了其中虚拟旋钮与基板一体化形成的备选实施例。在这种实施例中，触摸传感器可以布置在虚拟旋钮的内部区域中。根据PCT专利公开No.WO 2010/115014 A1的段落[0026]，触摸传感器可以被调谐或校准为使得它们将不由于触摸或接近虚拟旋钮或基板的除直接覆盖触摸传感器或其感测电极的部分之外的其它部分而被致动。

还需要的是实现用于控制电器或设备的设置中的虚拟触摸旋钮的“转动”方向的系统和方法。

发明内容

因而，本发明的目标是提供克服现有技术缺点的虚拟触摸旋钮组件。在本发明的一种实施例中，虚拟触摸旋钮在设备或电器(诸如冰箱、冷柜、洗衣机、烘干机、洗碗机、烤箱、炉灶、A/V设备等)的用户界面上提供。虚拟触摸旋钮是固定的，即，不关于用于电器或设备的用户界面的前面板旋转。嵌在虚拟触摸旋钮的圆柱形主体中的电容性板或键被处理器循环地轮询，以便从感测到的用于特定键的电容变化确定是否有一个或多个键已经被用户的手指经过。本发明的系统利用这种信息来确定虚拟触摸旋钮的“转动方向”或“虚拟转动方向”并且把这种信息提供给电器或设备的控制系统，以便用于控制电器或设备的设置。

在本发明的一种特定实施例中，提供了虚拟触摸旋钮组件，该虚拟触摸旋钮组件包括：虚拟触摸旋钮，该虚拟触摸旋钮包括多个在旋钮的圆柱形部分周围的传导性板；配置为以预定的顺序读取多个传导性板当中每一个并且对于传导性板当中一个或多个确定其电容水平是否改变的处理器，该处理器配置为在状态寄存器中为多个传导性板当中的每一个存储指示对于多个传导性板当中相应的一个其电容水平是否改变的值并且，基于状态寄存器中的值，确定虚拟触摸旋钮的虚拟转动方向。在本发明的语境中，“虚拟转动方向”或“虚拟触摸旋钮的转动方向”用来指示目标，通常是用户的手指，关于虚拟触摸旋钮的圆柱形主体部分的顺时针或逆时针运动的方向。

虽然本发明在本文中被说明并描述为体现在虚拟触摸旋钮组件中，但是毫无疑问它不限于所示出的细节，因为，在不背离本发明主旨的情况下并且在权利要求的等价物的范围和界限(range)内，可以在其中进行各种修改和结构性变化。

但是，当联系附图阅读时，本发明的构造，连同其附加的目标和优点，将从以下具体实施例的描述得到最好的理解。

附图说明

本发明是在附图的图示中作为例子而不是作为限制来说明的，附图中相同的标号指相似的元件并且其中：

图1是根据本发明一种特定实施例的虚拟触摸旋钮的透视图；

图2是根据本发明一种特定实施例的虚拟触摸旋钮的后视图；

图3是沿图2的剖面线A-A’取得的图2虚拟触摸旋钮的横截面图；

图4是根据本发明一种特定实施例的虚拟触摸旋钮组件的广义图；

图5是根据本发明一种特定实施例、用于确定用于虚拟触摸旋钮组件的转动方向(即，用户手指关于旋钮的顺时针或逆时针运动)的方法的流程图；及

图6是根据本发明另一种特定实施例的虚拟触摸旋钮组件的广义图。

具体实施方式

现在参考图1-4，示出了根据本发明一种特定实施例的虚拟触摸旋钮组件100，该虚拟触摸旋钮组件可以用来控制电器或其它电设备的设置。像突出旋钮的特征或虚拟触摸旋钮110在用户界面的前面板120上提供。在一种特别优选的实施例中，虚拟触摸旋钮110可以模制到前面板120中。在本实施例中，虚拟触摸旋钮110将不旋转。而是虚拟触摸旋钮110中的传感器将感测用户手指在虚拟触摸旋钮110的外周界周围的移动，从而用户的手指模拟转动运动。以类似于常规机电旋钮的方式，虚拟触摸旋钮组件100将利用来自传感器的、指示用户手指在虚拟触摸旋钮周围运动的信号来以电子的方式切换电器或设备。因而，虚拟触摸旋钮组件100将感测在圆柱体周围移动的用户的一根或多根手指，并且将使用该信息来控制电器或其它设备的设置。

如可以看到的，由于虚拟触摸旋钮110相对于前面板120不移动，因此不需要关心转盘部件的机械磨损。由于在面板中不需要在前面板120上安装虚拟触摸旋钮110的孔，因此不需要关心水和/或化学物质到用户界面的进入点。虽然这些图示出了前面板120上的单个虚拟触摸旋钮110，但这不意味着限制，因为多个虚拟触摸旋钮110和/或其它按钮、切换机制、指示器等可以包括在前面板120上并且仍然在本发明的范围内。

在本发明的一种特定实施例中，虚拟触摸旋钮将看起来像机械旋钮。但是，虚拟触摸旋钮将模制到保持其的面板中(即，全部都模制到一块中)。金属性或其它导电板P1-P9附着到旋钮的内部，并且将完全隐藏不被终端用户看到。在一种特定的实施例中，板P1-P8和P9分别模制到旋钮110的内部圆柱形主体和正面当中。作为替代，板P1-P9利用粘合剂固定到旋钮110的内表面。导电板或电容板P1-P9耦合到处理器，在图4目前的情况下，耦合到微控制器130。微控制器130由软件配置为基于板P1-P9的状态执行一系列步骤。更特别地，当用户的手指跨板P1-P9或者在其附近移动时，微控制器130将能够解释在板上看到的电容变化并且确定用户的手指在跨其移动。所感测到的旋钮110的圆柱形主体部分中板P1-P8中的变化被提供给电器或设备控制装置140，控制装置140以类似于基于机电旋钮的转动执行的方式作用于信息以控制电器或设备的操作，其中这种变化代表旋钮110的致动或虚拟转动。用于确定旋钮“转动”的方向的方法300的一种特定实施例在图5中示出。

更特别地参考图5-6，将描述本发明的一种特定的示例性实施例。特别地，诸如微控制器230的计算机处理器由存储在非临时性存储器中并由处理器执行的软件配置为执行方法300，从而确定用户的手指是在关于虚拟触摸旋钮210顺时针移动从而表示虚拟触摸旋钮210的顺时针“转动”，还是逆时针移动从而表示虚拟触摸旋钮210的逆时针“转动”。更特别地，包括像旋钮的突起的虚拟触摸旋钮210在用户界面面板220上提供，其中像旋钮的突起具有在其内部圆柱形周界周围模制的传导性板P1’-P16’。虚拟触摸旋钮210类似于关于图1-4描述的旋钮110，但是具有位于旋钮210的内部圆柱形部分周围的16个传导性板/传感器，而不是如图1-4所描述的9个。应当指出，这不意味着限制，因为，在不背离本发明主旨的情况下，可以使用更多或更少传导性板或传感器。但是，应当指出，关于用户手指绕旋钮110的圆周(即，圆柱形)表面的运动，更大量的电容性感测元件导致更高的分辨率或灵敏度。

板P1’-P16’当中的每一个都与微控制器230的输入相关联。因而，为了包容16个电容性触摸感测板或键P1’-P16’的使用，在一个特定的例子中，微控制器230将具有16位的I/O端口，以提供微控制器230到板P1’-P16’当中每一个的并行I/O连接。微控制器230附加地填充和/或更新状态寄存器235。虽然在图6中示为两个单独的部分，但是应当理解，状态寄存器可以存储在单独的存储器设备或高速缓存中，或者，更优选地，根据期望可以保持在微控制器230的存储器的一部分中。在本实施例中，由于具有16个触摸板P1’-P16’，状态寄存器235是16位寄存器，其中按照键的物理位置的顺序，每个键一位。根据本实施例，状态寄存器的16位位置中特定位置中的“0”位可以指示表示与关联的触摸板有关的触摸还没有被感测到的电容变化，而特定位位置中的“1”位可以指示在关联的板上感测到触摸，或者反之亦然。

在操作中，微控制器230按预定顺序(即，顺序地)循环读取16个电容性触摸键P1’-P16’当中的每一个(步骤310)并且在状态寄存器235中填充与每个键P1’-P16’关联的位位置(即，对无触摸是0位，对触摸是1位)(步骤320)，以指示电容变化(即，触摸)是否被微控制器感测到。随后，微控制器230环绕地创建等于状态寄存器(即，本实施例中的16位寄存器)向右移的“右移”值(步骤330)。类似地，微控制器230环绕地创建等于状态寄存器(即，本实施例中的16位寄存器)向左移的“左移”值(步骤340)。

微控制器230再次循环地读取电容性触摸键P1’-P16’当中的每一个(步骤350)，从而搜索那个键的电容值的变化，并且相应地更新移位寄存器(步骤360)。然后，更新后的状态寄存器的位由微控制器230按位与“右移”值(步骤370)和与“左移”值(步骤390)取“和”(即，逻辑AND)。关于“右移”(步骤380)和“左移”(步骤400)当中每一个的逻辑AND结果的位被相加，并且结果进行比较(步骤410和430)。如果“左移”AND结果的和大于“右移”AND结果的和(步骤410)，则确定虚拟触摸旋钮被顺时针“转动”(即，用户的手在旋钮210的圆柱形主体部分周围顺时针移动)(步骤420)。如果“左移”AND结果的和小于“右移”AND结果的和(步骤430)，则确定虚拟触摸旋钮被逆时针“转动”(即，用户的手在旋钮210的圆柱形主体部分周围逆时针移动)(步骤440)。应当理解，当然，如果“左移”AND结果的和等于“右移”AND结果的和，则虚拟触摸旋钮210没有被“转动”。微控制器230向电器或设备的控制系统240提供结果信息，并且，以与使用从关于轴转动的机电旋钮接收的类似信息相同的方式，控制系统利用这种信息来控制电器或设备的设置。在设备操作期间，微控制器230重复地循环执行步骤330-420/440。

例如，在本发明的一种实施例中，虚拟触摸旋钮210可以用作收音机或其它A/V设备的用户面板上的音量控制旋钮。如果过程300产生用户的手指关于虚拟触摸旋钮210的圆柱形主体在顺时针方向移动的结果，则控制系统240可以增加音量。对应地，如果过程300产生用户的手指关于虚拟触摸旋钮210的圆柱形主体在逆时针方向移动的结果，则控制系统240可以减小音量。

如果期望，则其它操作模式可以利用本发明的虚拟触摸旋钮组件执行。例如，回过头来参考本申请的图1-4，微控制器130可以被编程为通过感测用户手指绕旋钮110的圆柱形主体中导电板P1-P8移动和/或在旋钮110正面中的导电板P9之上移动来利用虚拟触摸旋钮110提供设置的直接选择。作为替代，用户可以在右边、左边、顶部、底部或其它位置“轻触”或“轻击”旋钮110，以指示电器/设备的期望设置。例如，每个板P1-P9可以与电器或设备的不同设置级关联，使得，如果用户轻击旋钮上特定的位置，则它可以被转换成期望的设置。基于电容变化存在的周期数，并且通过确定变化是否局限于虚拟触摸旋钮的特定板或区域，微控制器130、230可以区分旋钮的“轻击”与虚拟“转动”。例如，在洗衣机、烘干机或洗碗机中，旋钮可以用来在轻、普通或重负载之间选择。这些负载的指示可以在用户界面的前面板120上指示，使得，对于轻负载，用户可以轻击与用于轻负载的指示相邻的旋钮部分。这种轻击将由微控制器130检测并解释(即，例如，通过在一个或两个周期内仅涉及一个板来表示)并且提供给控制系统140，以便把洗衣机设为操作在轻负载的设置。

此外，在本发明的另一种实施例中，图1-6的虚拟触摸旋钮组件100、300可以用来大致基于对用户触摸的近似来提供功能。例如，微控制器130、230可以配置为使得，如果用户的手指或手接近旋钮110、210的任何传感器场(field)部分(导电区域)，则微控制器130、230可以检测这种动作并且以某种预定义的行为，诸如打开电器或设备的用户面板上的显示器或灯，作出反应。

另外，在另一种特定的实施例中，如果期望，则虚拟触摸旋钮组件100、300可以配置为执行手势识别和/或充当儿童锁。更具体地讲，每个用户以不同的方式操作旋钮。儿童与成年人抓住旋钮的方式不同。组件100、300可以配置为(即，编程为)检测旋钮110、210是被儿童还是成年人致动。诸如微控制器130、230的微控制器可以区分手的各种形状。这个特征可以被实现，使得，例如，烤箱或炉灶不能被儿童使用。此外，如果期望，则组件100、300可以由管理员配置为需要具体的手势来激活操作。例如，组件100、300可以编程为需要虚拟触摸旋钮在左侧被轻击两次并在顶部被轻击三次，以便启动电器或设备的操作。如果用户不知道该具体的手势或代码，则控制系统140、240将锁定级别设置(level settings)的任何变化。

本文所描述的虚拟触摸旋钮组件可以用在各种家用电器或其它电设备上，包括但不限于冰箱、冷柜、洗衣机、烘干机、洗碗机、烤箱、炉子、微波炉、电饭锅或面包机、收音机、电视机、音频和/或视频装备，等等。虽然本发明在本文中被说明并描述为体现在虚拟触摸旋钮组件中，但是毫无疑问它不限于仅仅所示出的这些细节，因为，在不背离本发明主旨的情况下并且在权利要求的等价物的范围和界限内，可以在其中进行各种修改和结构性变化。

Claims (23)

1.一种虚拟触摸旋钮组件，包括：

虚拟触摸旋钮，包括在旋钮的圆柱形部分周围的多个传导性板；

处理器，被配置为以预定的顺序读取所述多个传导性板当中的每一个，并且对于所述传导性板当中的一个或多个确定电容水平是否改变；

所述处理器被配置为，在状态寄存器中为所述多个传导性板当中的每一个存储指示所述多个传导性板当中相应的一个的电容水平是否改变的值，并且基于所述状态寄存器中的值确定所述虚拟触摸旋钮的转动方向。

2.如权利要求1所述的虚拟触摸旋钮组件，其中所述处理器通过右移状态寄存器值来创建右移值并且通过左移状态寄存器值来创建左移值，基于所述右移值和所述左移值，所述处理器确定所述虚拟触摸旋钮的转动方向。

3.如权利要求2所述的虚拟触摸旋钮组件，其中所述处理器执行所述多个传导性板的另一次读取，并且基于所述多个传导性板的所述另一次读取来更新状态寄存器。

4.如权利要求3所述的虚拟触摸旋钮组件，其中所述更新后的状态寄存器值与右移寄存器值逻辑AND，从而产生右移AND结果，并且所述更新后的状态寄存器值与左移寄存器值逻辑AND，从而产生左移AND结果，并且其中，转动方向是基于所述左移AND结果和所述右移AND结果来确定的。

5.如权利要求4所述的虚拟触摸旋钮组件，其中所述转动方向是基于所述左移AND结果的位之和是大于还是小于所述右移AND结果的位之和来确定的。

6.如权利要求5所述的虚拟触摸旋钮组件，其中，如果所述左移AND结果的位之和大于所述右移AND结果的位之和，则确定转动方向是顺时针。

7.如权利要求5所述的虚拟触摸旋钮组件，其中，如果所述左移AND结果的位之和小于所述右移AND结果的位之和，则确定转动方向是逆时针。

8.如权利要求1所述的虚拟触摸旋钮组件，其中虚拟触摸旋钮被模制到电器或设备的用户界面的前面板。

9.如权利要求1所述的虚拟触摸旋钮组件，其中所述多个传导性板被模制到虚拟触摸旋钮中。

10.如权利要求1所述的虚拟触摸旋钮组件，其中所述多个传导性板是16个板并且其中状态寄存器的长度是16位。

11.如权利要求1所述的虚拟触摸旋钮组件，其中处理器还被配置为当虚拟触摸旋钮上的特定位置被轻击时进行确定。

12.一种用于确定虚拟触摸旋钮组件的转动方向的方法，包括以下步骤：

提供虚拟触摸旋钮，所述虚拟触摸旋钮包括在旋钮的圆柱形部分周围的多个传导性板；

以预定的顺序读取所述多个传导性板当中的每一个，并且对于所述传导性板当中的一个或多个确定电容水平是否改变；

在状态寄存器中为所述多个传导性板当中的每一个存储指示所述多个传导性板当中相应的一个的电容水平是否改变的值，并且基于状态寄存器中的值确定虚拟触摸旋钮的转动方向。

13.如权利要求12所述的方法，还包括步骤：通过右移状态寄存器值来创建右移值，并且通过左移状态寄存器值来创建左移值，并且基于右移值和左移值来确定虚拟触摸旋钮的转动方向。

14.如权利要求13所述的方法，还包括步骤：执行所述多个传导性板的另一次读取，并且基于所述多个传导性板的所述另一次读取来更新状态寄存器。

15.如权利要求13所述的方法，还包括步骤：通过把更新后的状态寄存器值与右移寄存器值逻辑AND来产生右移AND结果，并且通过把更新后的状态寄存器值与左移寄存器值逻辑AND来产生左移AND结果，以及基于所述左移AND结果和右移AND结果来确定转动方向。

16.如权利要求15所述的方法，其中转动方向是基于左移AND结果的位之和是大于还是小于右移AND结果的位之和来确定的。

17.如权利要求16所述的方法，其中，如果左移AND结果的位之和大于右移AND结果的位之和，则确定转动方向是顺时针。

18.如权利要求16所述的方法，其中，如果左移AND结果的位之和小于右移AND结果的位之和，则确定转动方向是逆时针。

19.如权利要求12所述的方法，其中虚拟触摸旋钮被模制到电器或设备的用户界面的前面板。

20.如权利要求12所述的方法，其中所述多个传导性板被模制到虚拟触摸旋钮中。

21.如权利要求12所述的方法，其中所述多个传导性板是16个板，并且其中状态寄存器的长度是16位。

22.如权利要求12所述的方法，还包括步骤：基于感测到的电容变化确定虚拟触摸旋钮上的特定位置被轻击。

23.一种虚拟触摸旋钮组件，包括：

虚拟触摸旋钮，包括在旋钮的圆柱形部分周围的多个传导性板；

处理器，配置为以预定的顺序读取所述多个传导性板当中的每一个，并且对于所述传导性板当中的一个或多个确定电容水平是否改变；

所述处理器被配置为，在状态寄存器中为所述多个传导性板当中的每一个存储指示所述多个传导性板当中相应的一个的电容水平是否改变的值，并且基于所述状态寄存器中的值确定虚拟触摸旋钮上的特定位置是否被轻击。