CN108431746B - 电容按钮上水的强固性及检测 - Google Patents

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Abstract

一种用于触摸检测的方法包含：从多个传感器测量识别经高通滤波序列(810,830)；将来自第一经高通滤波序列的数个样本累加(825,845)到经累加值中；比较第一经累加值与累加值的阈值；及基于所述经累加值是否大于经累加值的所述阈值的确定，识别是否已接近所述传感器。

Description

电容按钮上水的强固性及检测
优先权
本申请案主张2016年3月29日申请的第62/314,886号美国临时申请案的优先权，出于所有目的，所述申请案以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及接近及触摸感测，且更特定来说，涉及电容按钮上水的强固性及检测。
背景技术
针对用于不同应用中，许多不同触摸、接近及手势检测装置是可用的。例如，各种电容触摸检测技术可从本申请案的受让人获得。这些装置依据电容分压(CVD)或充电时间测量技术的原理作用。参见例如微芯科技公司(Microchip Technology Inc)发布的标题为“mTouchTM感测解决方案采集方法电容分压器(mTouchTM Sensing Solution AcquisitionMethods Capacitive Voltage Divider)”的应用笔记AN1478，应用笔记AN1375揭示由微芯科技公司发布的“看看你可以用CTMU做什么(See What You Can Do with the CTMU)”。触摸及接近感测按钮通常由具有低处理能力的极低端微控制器实现。通常，最简单及直接的解决方案是所选的解决方案。
发明内容
本发明的实施例包含含有指令的至少一个计算机可读媒体，所述指令在由处理器加载并执行时引起处理器识别多个传感器测量的第一经高通滤波序列。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器将来自第一经高通滤波序列的多个样本累加到第一经累加值中。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器比较第一经累加值与经累加传感器测量或值的第一阈值。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器基于第一经累加值是否大于经累加传感器测量或值的第一阈值的确定，识别是否已接近传感器。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器在高通滤波之前或之后引起传感器测量的第一低通滤波。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步包括用于引起处理器识别多个传感器测量的第二经高通滤波序列的指令。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器将来自第二经高通滤波序列的多个样本累加到第二经累加值中。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器比较第二经累加值与经累加传感器测量或值的第二阈值。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器基于第二经累加值是否大于经累加传感器测量或值的第二阈值的确定，识别是否已接近传感器。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器通过计算传感器测量之间的差异而计算第一经高通滤波序列。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器在第一经高通滤波序列改变其正负号时复位第一经累加值。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器在经高通滤波序列的低通滤波结果改变其正负号时复位值。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器计数第一经累加值的复位次数，其中给定复位在经定义时间间隔期间发生于第一经累加值超过累加阈值之后。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器在经高通滤波序列达到复位阈值时复位第一经累加值。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器将由第一低通滤波器预处理的经高通滤波序列或传感器测量输入到具有用户定义的触发器磁滞阈值的施密特(Schmitt)触发器中，其中当施密特触发器输出呈可能的两个输出电平的一个预定义电平时，复位第一经累加值。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器通过比较经定义时间间隔内的经累加值的复位次数与计数阈值而确定移动水分是否存在于传感器上。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器通过传感器测量确定移动水分是否存在于传感器上。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器基于移动水分是否存在于传感器上而解弹跳是否已接近传感器的识别。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器基于是否已减小第一经累加值而解弹跳是否已接近传感器的识别。结合上文实施例中的任何者，指令可进一步引起处理器基于移动水分是否存在于传感器上而延长用于解弹跳是否已接近传感器的识别的时间。
本发明的实施例包含设备，所述设备包含用以执行上述计算机可读媒体的实施例中的任何者的指令的处理器。
本发明的实施例包含由上述设备或处理器的实施例中的任何者执行的方法。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的用于电容传感器上的触摸及接近感测的实例系统的说明；
图2说明根据本发明的实施例的两个积分器；
图3是根据本发明的实施例的传感器读数的说明；
图4说明根据本发明的实施例的系统关于快速触摸、缓慢触摸及雨水或水分形成的操作；
图5是根据本发明的实施例的状态机的操作的更详细说明；
图6是根据本发明的实施例的状态机的操作的另一更详细说明；
图7说明根据本发明的实施例的用于检测触摸的实例方法；及
图8说明根据本发明的实施例的传感器、低通滤波器、高通滤波器、累加器及状态机。
具体实施方式
图1是根据本发明的实施例的用于电容传感器上的触摸及接近感测的实例系统100的说明。在一个实施例中，系统100可在水或其它水分存在于传感器上时执行触摸及接近感测。在另一实施例中，水或其它水分可促成触摸及接近检测，但可能并未明确地识别为存在。此类实施例可因此实现对于存在的水或其它水分来说为强固的触摸及接近检测。在又一实施例中，系统100可将水或其它水分的明确检测并入到触摸及接近感测中。在另一实施例中，系统100可识别可能以其它方式引起触摸或接近的虚假肯定性检测的移动水或水分，例如雨水。虽然本文中实例可使用雨水，但可作出任何移动水的检测。水或其它水分可存在于系统100中的传感器上。系统100可强固地处置其传感器上存在的水或其它水分。传感器可包含电容传感器。电容传感器上的触摸或接近检测可对可包围传感器的导电材料(例如水或其它水分)高度敏感。在户外应用中，水可能是系统100的强固性感测的主要关注点。如果系统100的配置未处置此水或其它水分，那么传感器上的水及特定来说传感器上的移动水(例如雨水)可破坏传感器测量且引起系统100中的虚假触摸或接近检测。
系统100可经实施用于任何合适触摸或接近感测系统。例如，系统100可实施其中例如雨水或冷凝物的因子可引起传感器的表面上的水分的户外电容触摸或接近感测系统。此类系统可包含(仅作为实例)自动贩卖机、自动提款机或安全系统上的按钮或键盘下方的传感器。此外，此类系统可包含信息站、平板计算机、计算机、移动装置或其它合适电子装置上的触摸屏、虚拟键盘或类似输入。此外，此类系统可包含将在其中执行触摸或接近感测的汽车的手柄、控制杆、旋钮或任何其它机械或机电对象。系统还可实施于白色良好装置、洗衣机、厨房装备、排风罩或咖啡机中。
在一个实施例中，系统100可运用经配置以累加或积分相同感测数据的一或多个积分器的集合实施。积分器可积分或累加已经受预处理(例如运用不同截止频率的低通滤波及随时间而差异化)的数据。集合中的每一积分器可根据应用到相同组的原始感测数据的低通滤波量，以及取得其差值的经低通滤波数据之间的时间而不同。系统100中的积分器可在例如经差异化数据增大时累加经低通滤波及经差异化测量，且积分器在经差异化数据减小时复位。积分器的集合可从一或多个传感器接受输入。虽然不同量的低通滤波应用到数据集，或取得其差值的经低通滤波数据之间的不同时间，但积分器的集合可积分或累加来自相同传感器或若干传感器的经预处理的数据。由积分器编译的值可用来检测触摸或接近。可通过例如状态机而评估值。这可不同于其它解决方案，其中可进行传感器测量与阈值的简单比较。在一个实施例中，积分器可经配置以累加用来明确或含蓄地确定水是否存在或移动于传感器的表面上的值。可通过例如状态机而进行此确定。在另一实施例中，对由积分器产生的值执行的触摸或接近检测分析可将水是否存在或移动考虑在内。
在一个实施例中，积分器可在低通滤波及差异化已应用到感测数据之后积分或累加感测数据。在另一实施例中，第一积分器可积分或累加在差异化之前未进行低通滤波的感测数据，而第二积分器及额外积分器可积分或累加在差异化之前却进行应用到感测数据的低通滤波的相同感测数据。不同积分器可积分已应用不同低通滤波的感测数据，且具有取得其差值的经低通滤波数据之间的不同时间。例如，第一积分器可积分或累加进行所应用的少量低通滤波的感测数据，而第二积分器可积分或累加进行所应用的增大量的低通滤波的相同感测数据。低通滤波越强，可由给定累加器检测的接近及触摸越缓慢。应用到特定积分器的低通滤波量可根据将经检测或经强固管理的特定条件或根据传感器的特性设置。低通滤波可包含例如仅选择可用于累加的数据的子集。例如，未进行低通滤波的数据可包含以采样率获取的与从给定传感器得到的数据单元样多的数据单元。两个此类数据单元的差值的累加可通过在由原始采样率定义的连续时刻处计算数据单元的差值而进行。进行低通滤波的数据可包含省略一些样本的数据。例如，可仅考虑每隔一个数据单元，从而有效地将采样率对半划分。在其它实例中，可使用每第n个经低通滤波数据单元。在其它实例中，可相对于当前数据单元及先于当前数据单元取样的数据单元L而进行数据单元的差值的累加。
如上文提及，通过比较来自传感器的经测量信号与固定阈值而使电容传感器中的触摸的检测在其它解决方案中轻易实现。然而，系统100的积分器可导致零电平的缓慢更新。零电平可表示当不存在身体的接近或触摸时来自系统100传感器的信号的测量电平。零电平还可称为基线电平或环境电平。在一些情况中，系统100中可存在用以导致经测量值的缓慢漂移的零电平的缓慢更新。此类漂移可由温度变化、来自环境的电磁信号或干扰或来自制成传感器的表面的材料的变化引起。此外，当水落于传感器上或冷凝物形成于传感器上时，来自传感器的经测量信号电平可以急剧方式变化。因此，甚至试图调整基线测量的系统可错误地将此类水分条件辨识为触摸。
系统100可以任何合适方式实施以辨识触摸或接近，同时将水分是否存在或移动于触摸或接近表面上考虑在内。系统100可包含任何合适数目及种类的触摸或接近传感器，例如传感器106。传感器106可通过用以在对象114接近或触摸传感器106时改变测量值的合适电子装置实施。测量值可为来自传感器的任何合适数据表示，包含电压、电流或其它物理现象。测量还可具有交替本质，例如在两个信号电平之间交替。在测量信号之间产生信号电平中的至少一者的变化的传感器106与对象114的接近或触摸是交替的。对象114可包含例如手、手指、手写笔或其部分。传感器106可根据对象114的接近或触摸产生测量信号。传感器106可产生随时间变化的基线测量。此外，传感器106可产生在水分形成于传感器106的表面上时或在水分形成于系统100的表面上且对象114与此水分及表面接触同时还与传感器106接触或接近时变化的测量。此水分可由例如冷凝物、雨水110或另一来源形成。传感器106可包含于用户接口112中。用户接口112可包含例如较大触摸屏、按钮、控制杆、手柄。影响传感器106的测量输出的水分可与用户接口112接触。
来自传感器106的输出信号可路由到形成积分器(包含用于如上文所论述的数据预处理的机构)的模拟电路、数字电路或其组合。模/数转换器可用来首先将输出信号转变为可经分析及操纵以根据本发明的教示采取动作的数字测量值。因此，积分器可实施于模拟或数字电路的任何合适组合中。例如，积分器可通过合适计数器及逻辑电路完全或部分实施。在另一实例中，积分器可通过实施于耦合到存储器104的处理器102中的电路实施。在此实例中，积分器及系统100的其它操作可通过存储器104中的指令实施，所述指令在由处理器102加载并执行时引起处理器102执行如本发明中所描述的系统100的功能。处理器102可包含例如八位微控制器或其处理器。存储器104可包含例如易失性或非易失性存储器，例如RAM、ROM或FLASH。
传感器106可经轮询或以任何合适频率产生表示离散测量的新信号。例如，传感器106可以数百赫兹量级的速率产生新信号。
实施于系统100中的积分器116可随时间记录由传感器106提供的值。特定来说，积分器116可记录由传感器106提供的值的差异值，其中记录第一时间处的值与第二时间处的值之间的差值。积分器116的各种电平可通过传感器106检测系统100的表面上的水分且可在感测到触摸或接近时通过相同传感器106检测。可通过状态机108控制来自积分器操作的特定推理结果。状态机108及积分器116可实施于模拟或数字电路的任何合适组合中，包含通过用于由处理器102执行的存储器104中的指令实施。
系统100可经配置以通过积分器116及状态机108不仅确定触摸，而还确定水是否存在或移动于传感器106上。因此，系统100在例如汽车手柄中的使用可用作汽车自身的雨水指示器。用于汽车的其它雨水指示器仅可在起动汽车之后特定时间之后或在最小汽车速度下检测雨水。相比于光学或红外线传感器，当传感器106实施为电容传感器时，其通常具有较低电力消耗，且特别在其针对无钥门禁目的运行(连续地检测雨水)时，尤其在汽车停放时。因此，根据起动引擎之前的雨水检测的历史，可估计，例如在汽车移动之前早就将雨水从挡风或后窗擦拭是否有用或有必要。此外，当汽车正停放时，雨水指示可用来在下雨时关闭天窗或窗户。相比于挡风处的光学或红外线传感器，在两个前门处具有用于触摸或接近检测的电容传感器还确保在门手柄中的至少一者处检测到雨水，而不管在有风条件下雨水来自的方向。传感器106还可用于雨水检测或指示的主要目的，例如用于在其开始下雨时自动关闭天窗。此类窗户还可存在于家中或建筑中。
图2说明根据本发明的实施例的两个积分器。虽然展示两个积分器，但可使用任何合适数目个及级别的积分器。第一积分器，1级积分器204可从传感器106接收信号。更明确来说，1级积分器204可从传感器106接收由比较器206修改输入，所述比较器206发现来自传感器106的值的不同时间之间的差异化输入。例如，在时间t处，传感器106可输出测量信号值。此值可存储于存储器208中。先前在时间(t-1)处记录的值可经检索且与新获取的值比较。比较器206可发出反映来自传感器106的新值与当下、先前在时间(t-1)处存储的值的差值的值。所述差异值可累加于1级积分器204中。通过累加差异值，可考虑影响传感器106的标称输出的缓慢变化的条件(例如温度及电磁噪声)。比较器206可通过合适模拟或数字电路实施或通过由处理器执行的指令实施。
在一个实施例中，1级积分器204可经配置以在差异化读数Δ1为正或等于零时将变化(Δ1＝xt-xt-1)累加于从时间到下一时间(t对t-1)所检测的传感器读数中。此外，1级积分器204可经配置以将传感器读数转递到例如2级积分器202的另一积分器。在2级积分器202处，可经由另一比较器210评估值，所述另一比较器210可通过合适模拟或数字电路实施或通过由处理器执行的指令实施。此外，差异化传感器读数可存储到存储器212。
在另一实施例中，如果其所接收的差异化传感器输入为负，那么1级积分器204可复位经累加值。在又一实施例中，如果其所接收的差异化输入小于阈值，那么1级积分器204可复位经累加差异值。
类似地，2级积分器202可累加其自身输入的差异。到2级积分器202的输入可由比较器210确定。在比较器210中，可确定来自传感器106的值的不同时间之间的差异化输入。由比较器210选择的用于比较的值可不同于由比较器206选择的值。在一个实施例中，在时间t处，先前在时间(t-L)处记录的测量值可经检索且与新获取的测量值比较。比较器210可发出反映来自传感器106的新值与先前在时间(t-L)处存储的值的差值的值。差异值可累加于2级积分器202处。L的值可大于。可根据关于各种条件中的系统的响应的设计选择而选择值。L的值越大，用于评估是否已发生接近的回顾越长。
因此，在一个实施例中，2级积分器202可接受在不同时间点取得的测量之间的差异作为输入，其中至少一个测量的间隙发生于输入点之间。在另一实施例中，如果由比较器210确定的差异为正或等于零，那么此差异可累加于2级积分器202中。然而，如果由比较器210确定的差异为负，那么由2级积分器202累加的值可设置为零。
通过累加，当此类差异为正值时，2级积分器202及1级积分器204可将输入差异值加到运行总数。此外，2级积分器202及1级积分器204可在输入差异值为负时复位运行总数。积分器202、204中的每一者处的运行总数或经累加值可用来确定是否已发生触摸或接近。1级积分器204处的运行总数或经累加值可与从上次复位定义差异化传感器读数的经累加总数的阈值相比较。此阈值可称为阈值T1。可根据实验结果设置阈值。此外，2级积分器202处的运行总数或经累加值可与从上次复位定义差异化传感器读数的经累加总数的阈值相比较。此阈值可称为阈值T2。在一个实施例中，如果积分器202、204中的一者或两者达到其相应阈值，那么可识别触摸或确定。
因此，在一个实施例中，积分器中的每一者可累加差异化测量输入，其中经累加值随测量的增大而增大，但其在测量值减小时复位。
在另一实施例中，积分器可累加差异化测量直到差异小于阈值(即使非零)。在又一实施例中，积分器可累加差异化测量输入，其中接近或触摸减小测量信号。在此情况中，信号、阈值及基线的正及负方面可颠倒。累加器可在差异大于零时复位。
因此，可采用施密特触发器，其中累加器在差异化输入信号具有与累加器输出的正负号相反的正负号时复位。
积分器202、204的值可使信号轻度单调移位。信号的此单调移位可表示对象114的触摸或接近。积分器202的输出可与阈值相比较。如果积分器202的输出超过阈值，那么传感器读数可被视为触摸。此输出可为传感器读数在给定时间处的变化。
图3是根据本发明的实施例的传感器读数的说明。图表302可说明未能实施本发明的教示的触摸或接近传感器的操作。在一个实施例中，图表304可说明系统100的操作。图表302、304可说明从触摸或接近传感器(例如传感器106)接收的测量信号相对于时间(以例如秒、分钟或小时为单位说明)。图表302、304中的基础测量信号可为相同的。每一图表上的点可说明已识别触摸或接近(指示为“按压”)的时。因此，图表302、304反映本发明的其它系统及实施例之间的相同传感器信号的解释差别。
图表302、304中的每一者中的从开始直到恰好182秒之后，可干燥触摸或接近传感器(例如传感器106)的表面。在图表302、304中的每一者中的182秒之后，触摸或接近传感器的表面上可淋雨或否则在其上形成水分。
在182秒之前，可对两个系统中的传感器进行触摸。这些通过图表302、304中的每一者中的点展示。图表302、304中的测量的每一峰值可反映对象对传感器106的触摸或紧密接近。如图表304中所示，系统100可在182秒之前的每一峰值处准确地检测单个触摸或接近。如图表302中所示，其它系统可在182秒之前的每一峰值处检测触摸或接近。然而，可存在一些弹跳、混叠、双触摸或其它无关、虚假肯定性触摸或接近检测，其中从单个测量峰值识别多个触摸。其它系统可依赖于其中使测量信号自身与阈值相比较的比较。
然而，在182秒之后，可不进行传感器的触摸，同时雨水落于传感器106上或水分形成其上。因此，可由其它系统不正确地解释为对象的触摸或接近的不稳定测量信号可起因于传感器106。来自传感器106的移动基线信号可不足以移除其它系统中的虚假肯定性检测，这是因为雨水或水分可引起如图表302、304中所示的急剧尖峰。测量尖峰可归因于由水分引起的电容或阻抗变化。归因于雨水的测量尖峰可甚至高于在182秒标志之前由实际触摸或接近引起的测量尖峰。
然而，系统100可不经历此类虚假肯定性。系统100通过用以处理来自传感器的测量的其积分器的使用，可识别触摸、可强调信号的单调移位(其为触摸的特征)。系统100通过用以处理来自传感器的差异化测量的其积分器的使用，可过滤出由雨水或水引起的漂移及尖峰(其通常为非单调性的)。
在一个实施例中，系统100可经配置以在评估来自传感器106的测量信号时考虑雨水或水分是否存在或移动于传感器106上或相邻于传感器106。在另一实施例中，系统100可经配置以通过相同传感器106的测量信号而对雨水或水分是否存在或移动于传感器106上或相邻于传感器106作出确定。在又一实施例中，系统100可经配置以通过来自传感器106的测量信号而对雨水或水分是否存在或移动于传感器106上或相邻于传感器106以及是否已触摸或接近传感器106作出确定。在一些实施例中，系统100可经配置以在不使用来自传感器106的运行基线或环境测量值的情况下对是否已触摸或接近传感器106作出确定。在其它实施例中，系统100可经配置以利用根据触摸或接近检测调整的基线以发现后续释放。
图4说明根据本发明的实施例的系统100关于快速触摸、缓慢触摸及雨水或水分形成的操作。图表402可说明来自传感器106的测量信号输出，以及由系统100识别的触摸及释放。图表404可说明1级积分器204的输出，其中当积分器输出超过阈值T1时识别接近。图表406可说明2级积分器202的输出，其中当积分器输出超过阈值T2时识别接近。在接近检测之后，测量信号为检测触摸而不得在解弹跳周期期间下降低于特定电平。测量信号为检测触摸而在解弹跳周期期间可下降的最大量取决于在已识别接近时的测量信号电平。在接近识别的时，基线值可更新为测量信号电平减去输出超过其阈值的积分器的积分器输出。此基线可用来在解弹跳周期期间评估。
从约0秒直到恰好过去1秒，对象可以快速方式触摸传感器106，意指初始触摸及接着触摸的后续释放以相对果断方式发生。对象到传感器106的接近可为相对快的，从而导致由传感器106产生的测量的增大的陡斜率，如图4的快速触摸部分中的触摸之前所示。快速释放可类似地涉及远离传感器106的相对快及果断移动，从而导致测量信号的快速下降。
从恰好4秒之前直到恰好过去5秒，对象可以缓慢方式触摸传感器，意指初始触摸以相对较不果断方式发生。对象到传感器106的接近可为相对缓慢的，从而导致由传感器106产生的测量信号的增大的较不陡斜率，如图4的缓慢触摸部分中的触摸之前所示。缓慢释放可类似地涉及远离传感器106的相对缓慢移动，从而在确定释放之后但对象尚未完全移动远离且还促成由传感器106产生的测量时导致噪声信号。
在图4中所说明的快速及缓慢触摸中间，雨水可落于传感器106上。如所示，雨水可在测量信号中引起跳跃或尖峰，其可引起其它系统报告触摸。
如图表404中所示，快速触摸之后，1级积分器204即可累加来自传感器106的测量的快速上升的差异值。这可引起1级积分器204超过其阈值T1。这可引起系统100识别接近或触摸的主要指示已发生。
此外，如图表404中所示，还在快速触摸之后，2级积分器202即可累加来自传感器106的测量的快速上升的差异值。这可引起2级积分器202超过其阈值T2。这还可引起系统100识别接近或触摸的主要指示已发生。
应注意，图表404说明2级积分器202的累加上升得比1级积分器204的累加慢。
在一个实施例中，在识别触摸之后，2级积分器202及1级积分器204的累加可暂停直到识别释放之后。
在雨水的周期期间，图表402中所示的测量信号电平的尖峰可已以其它方式引起其它系统识别触摸。然而，假定此类尖峰是不足的，表示快速下落的测量电平的非持续变化(且积分器在负输入之后即复位)，测量差异并未在系统100中累加到足以触发触摸或接近的识别的程度。
在缓慢触摸期间，不存在足以引起1级积分器204将来自传感器106的测量的差异值累加到超过阈值T1的电平的测量的连续增大。对象到传感器106的缓慢触摸或接近可不引起传感器106的输出的急剧上升。然而，2级积分器202可充分地累加来自传感器106的经预处理(例如，经低通滤波)的输出的差异值。差异化输入值全部为正，其并不引起积分器的复位。因此，2级积分器202识别超过其阈值T2的缓慢触摸。这可引起系统100识别触摸或接近已发生。虽然在缓慢触摸期间的任何给定差异值可不足以使1级积分器204超过其阈值T1，但来自传感器106的信号的上升的非单调本质可不引起到2级积分器202的任何负输入(即，负差异)。因此，2级积分器202可不复位且继续累加其经预处理的输入。此外，归因于依赖于经低通滤波数据，2级积分器202可看见原始输入信号的更长、渐进变化。因此，2级积分器202可累加值以达到其阈值T2，从而识别触摸或接近。
虽然两个积分器展示于这些实例实施例中，但两个以上积分器可用于一组积分器中。虽然进行预处理(例如，不同电平的低通滤波)，但全部积分器从来自传感器的相同原始数据累加差异。不同电平的低通滤波可导致多个不同触摸速度。通过采用具有不同预处理电平的多个积分器，可能使用具有很少或无预处理的积分器输入来在低延迟下解决触摸的检测，且可能通过使用经强预处理的输入的积分器来解决较缓慢触摸及噪声环境，从而产生触摸检测上的较高强固性及较高延迟。
图4中所示的基线可用来识别触摸的释放。在一个实施例中，此基线并不用来与来自传感器106的输出相比较以识别其触摸。在另一实施例中，此基线并不用来与来自传感器106的输出的差异相比较以识别其触摸。可在触摸之后计算基线。基线可经计算为来自传感器106的当前测量值减去相应的积分器值。可在测量信号下降低于经测量值与基线值之间的经定义百分比(例如百分之五十)差值时识别释放。
在接近之后，如果信号电平在超时期间并未减小得过多，那么辨识触摸。在一个实施例中，不管有无水，超时值及其可减小的量是相依的。如果未辨识触摸，那么其被终止且算法继续等待新的接近，即超过其相应阈值的累加器值的交叉。
水检测可基于特定周期内的其它虚假触摸的数目。虚假接近检测可在积分器复位同时积分器值大于特定阈值时发生。如果虚假接近的数目是高的，那么称检测到水，如果未，那么系统100可假定不存在水。
图5是根据本发明的实施例的状态机108的操作的更详细说明。状态机108可部分控制由积分器202、204产生的值及积分器202、204的操作的状态的解释。状态机108可执行如图5中所示的解弹跳。
在图5中，“SD”及“SDelta”可表示基线与当前信号电平之间的差值。“SDmax”可表示在检测接近或触摸之后信号“SDelta”可实现的最大值。
从第一状态(TD_start)，状态机108可经由A1移动到TD_idle状态中。在接近或触摸的主要指示之后，状态机108可经由A2移动到TD_approach_normal。此主要指示可为由积分器中的一者累加以超过其相应阈值的值。此时，取决于遇到的情况，状态机108可经由A3、A4或A5移动到其它状态。接近验证超时周期可开始，其中对于所述周期，状态机108等待显示不应检测触摸的禁止情况。
一个此禁止情况是在状态机108达到接近验证周期的末端之前，测量信号指示触摸立即移除。测量信号的值可已下降。在其经累加但并不维持值足够长时间时，虚假接近可包含此类尖峰。在这些情况中，经由A4，状态机108可返回到TD_idle状态。
另一此禁止情况可包含雨水的存在。可通过图6中的状态机操作而说明雨水的检测，如下文进一步描述。还可确定是否观察到平均减小条件，其中1级积分器或2级积分器已减小其值。在一个实施例中，如果雨水及接近验证超时发生，那么状态机108可经由A5移动到TD_approach_extend状态。在另一实施例中，如果平均减小条件、雨水及接近验证超时发生，那么状态机108可经由A5移动到TD_approach_extend状态。此状态可表示系统100的性能，其中雨水引起将在其中检测触摸的超时窗延长。可在此状态中延长初始设置用于接近验证超时的超时。
在TD_approach_extend处，状态机108可在经延长验证超时期间检查另一对换。此对换可包含移除或虚假接近(如在TD_approach_normal中所检查)，以及SD是否已下降小于SDmax的75％。此最后条件类似于缓慢移除，但可反映其中接近经错误检测且而非由雨水引起的情况的另一情况。
如果接近验证超时到期(在TD_approach_normal中)，或如果经延长验证超时到期(在TD_approach_extend中)，那么状态机108可分别经由A3或A7移动到TD_Pressed。这些表示其中无事情发生以引起系统100识别初始触摸的禁止情况的操作。
在TD_pressed处，可确定触摸实际已发生。额外状态可提供另一解弹跳。可起始按压超时，且如果并未首先进入其它状态(最终导致释放)，那么状态机可经由A8退出到TD_idle。
一旦SD值下降低于SDmax的百分之五十，状态机108即可经由A9进入TD_release，初始指示触摸的释放。可起始解弹跳定时器。在TD_release处，如果SD值在解弹跳定时器到期之前再次上升超过SDmax的百分之五十，那么状态机108可返回到TD_pressed。一旦解弹跳定时器的到期发生于TD_release中，那么状态机108可经由A11退出到TD_blocked。
在TD_blocked处，状态机108可在由阻塞超时设置的时间内忽略其它尝试的触摸。在阻塞超时到期之后，状态机可经由A12返回到TD_idle。
图6是根据本发明的实施例的状态机108的操作的另一更详细说明。状态机108可检查是否已如图6中所示检测雨水。雨水检测可用来例如在如图5中所示的状态中调整触摸或接近检测。雨水检测可用来另外补偿其中传感器106的输出信号用来检测触摸的任何系统中的虚假肯定性触摸。
状态机108可以假定传感器106的表面上不存在雨水或水分的初始状态(例如RAIN_off)开始。可起始雨水超时，其中如果未检测到RAIN_off与RAIN_on之间的移位，那么可开始新的时间周期且状态机108可保持于相同状态中。
在雨水超时完成之后，如果尚未达到虚假开始的数目，那么状态机108可保持于相同状态中。雨水超时可再次开始。在雨水超时完成之后，如果尚未达到虚假开始的阈值数目，那么状态机108可转变到RAIN_on。虚假开始可归因于将归因于传感器106的表面上的雨水或水分而已检测到的其它虚假肯定性触摸。在给定量的时间内的虚假开始的阈值数目可因此表示系统100可确定为下雨或水分条件的条件。
一旦处于RAIN_on状态中，雨水超时可再次开始。在雨水超时完成之后，如果仍超过虚假开始的数目的低阈值，那么状态机108可由于雨水或水分仍可存在而保持于相同状态中。雨水超时可再次开始。在雨水超时完成之后，如果尚未超过虚假开始的低阈值数目(例如两个)，那么状态机108可转变到RAIN_off。用以转变的虚假开始的数目的阈值可在RAIN_off与RAIN_on之间不同，这是因为状态机108可对初始确定雨水或水分存在(而非一旦检测到雨水或水分，即确定雨水或水分已安全通过)更宽容。
可通过来自传感器106的测量而追根虚假开始计数，如果所述测量经应用而与其它系统中的阈值形成对比，那么将被计数为触摸。例如，在图3中的图表302中的雨水条件期间检测到的全部触摸可为虚假触摸且将计数为虚假开始。此外，在图5的背景内，虚假接近或移除可计数为虚假开始。在积分器复位(之后，例如，负的差异化输入)同时积分器值大于特定阈值时，可包含虚假接近。如果虚假接近的数目是高的，那么检测水，如果未，那么系统假定不存在水。
因此，在接近之后，如果信号电平在超时期间并未减小得过多，那么辨识触摸。不管有无水，超时值及信号电平可减小的量是相依的。如果未辨识触摸，那么其被停止且算法继续等待新的接近。
图7说明根据本发明的实施例的用于检测触摸的实例方法700。
在705处，触摸系统中的积分器可初始化为零。在710处，可检测由触摸传感器提供的测量信号。
在715处，执行很少或无低通滤波作为预处理而可计算测量的差异(标示为Δ1)。例如，可执行来自触摸传感器的测量与先前时刻处的此测量(例如最后取样的测量或最后分析的测量)之间的差异。
在720处，执行更多低通滤波(而非715中针对差异化所执行的低通滤波)作为预处理而可计算测量的差异值(标示为Δ2)。例如，可计算来自触摸传感器的测量与另一先前时刻处的测量之间的差异。另一先前时刻处的测量可来自例如先前的L个样本。
在725处，可确定Δ1是否为负或Δ1是否相对于累加器输出已翻转极性。如果否，那么在730处，可将Δ1加到1级积分器。如果如此，那么在735处，可复位1级积分器的值。
在740处，可确定Δ2是否为负或Δ2是否相对于累加器输出已翻转极性。如果否，那么在745处，可将Δ2加到2级积分器。如果如此，那么在750处，可复位2级积分器。如果增大的测量值与对象到传感器的移除而非接近相关联，那么可颠倒Δ1及Δ2的负与正方面。
在755处，可确定第一级积分器的值是否已超过阈值T1以指示触摸。如果如此，那么方法700可进行到765。
在760处，可确定第二级积分器的值是否已超过阈值T2以指示触摸。如果如此，那么方法700可进行到765。否则，方法700可进行到784。如果增大的测量值与对象到传感器的移除而非接近相关联，那么可颠倒T1及T2阈值的负与正方面。
在765处，可进行触摸或接近的初步指示。方法700可进一步处理信号信息以确定是否已进行虚假触摸，且保持额外处理直到触摸经处理。
在770处，可建立用于后续释放确定的基线。基线可包含来自传感器106的当前测量值减去相应的积分器值。可暂停另一触摸识别直到步骤786。在775处，可解弹跳触摸，这是因为后续测量经评估以确定：触摸数据是否并未持续足够长时间以登记为触摸；触摸是否在触摸与非触摸电平(在此情况中，忽略多余触摸)之间波动；或如果雨水存在时是否应允许额外时间用于处理。可通过例如784到788的执行而使雨水确定并行进行。由775识别的虚假接近可归因于经由虚假接近的计数的雨水确定。方法700可等待以识别对应于触摸的后续释放。
在780处，如果触摸数据通过解弹跳准则，那么在782处，可确认触摸及释放。否则，不可将触摸确认为触摸。
在784处，可确定是否已在有限时间内识别虚假开始或接近的足够数目，以在786中发现识别雨水或水分或在788中发现不存在此雨水或水分。不同阈值可用来在雨水或无雨水识别之间移动。784到788可与方法700的其它部分并行执行。
在790处，方法700可在例如710处重复或可任选地终止。
方法700可通过任何合适机构实施，例如通过图1到6中的一或多者的系统100及元件实施。方法700可任选地在任何合适点处重复或终止。此外，虽然说明特定数目个步骤以实施方法700，但方法700的步骤可任选地重复、彼此并行或递归执行、省略或任选地以其它方式修改。方法700可在任何合适点处(例如在705处)起始。
方法可经正式地表达为在离散时间k处接收值x[k]的序列x，其中序列是来自电容触摸或接近传感器的一系列测量。方法可接着包含将多个序列y(n)[k]计算为x[k]的函数y(n)[k]＝f(n)(x[k])。对于每一序列y(n)，方法可包含计算由d(n)[k]给定的高通滤波序列。对于各个序列y(n)，方法可包含：在累加器a(n)[k]中累加第n个高通(HP)滤波器的输出、将HP值输入到施密特触发器中，及在对应施密特触发器输出变化时复位累加器a(n)[k]。HP值d(n)[k]可为增量值d(n)[k]＝y(n)[k]–y(n)[k-L]或缩放的增量值d(n)[k]＝F*(y(n)[k]–y(n)[k-L])，其中F是恒定常数，且L是延迟值。HP值d(n)[k]可为y(n)[k]的任何经高通滤波版本。低通滤波及高通滤波x[k]的顺序可交换。施密特触发器磁滞的阈值可为用户定义的。可在施密特触发器输出呈其两个可能输出电平的一个预定义电平时复位累加器。复位累加器a(n)[k]可包含将其值设置为经预定初始值，例如a(n)[k]＝0。如果累加器值中的任何者超过(或等于)阈值，那么可检测接近。可在接近检测之后取得基线b[k]＝x[k]-a(i)[k]，其中i是在时间k处超过相应阈值的累加器中的任何者的指数。如果在持续时间D4内，经检测虚假接近的数目超过阈值T4，那么可检测是雨水。虚假接近可在累加器复位之后发生，其中其在复位之前的值超过阈值T5。如果在持续时间D6(例如，D6＝D4)内，经检测虚假接近的数目小于阈值T6，那么可检测到“无雨水”的条件。方法可利用在检测到接近时变化为解弹跳状态的状态机。在解弹跳状态内，如果x[k]-b[k]在给定持续时间D3[k]的超时周期期间超过从适应阈值T3[k]，那么可检测到按压，其中T3及D3取决于其它变量。T3[k]及D3[k]可取决于指示雨水或(喷雾)水或液体检测的变量。
图8说明根据本发明的实施例的传感器805、低通滤波器(LPF)815、高通滤波器(HPF)810、830累加器825、845及状态机850。图8可说明系统100的更详细视图。传感器805可为传感器106的实施方案。状态机850可为图5到6的状态机的实施方案。LPF 815、HPF 810、830及累加器825、845可实施于模拟电路、数字电路、用于由处理器执行的指令或其任何合适组合中。状态机850可通过用于由处理器执行的指令而实施。
来自传感器805的传感器测量可通过LPF 815及HPF 810。取决于所得值，这些值可加到累加器825中或可复位累加器。
并行地，传感器测量可通过HPF 830。取决于所得值，其可加到中累加器845中或可复位累加器。在一些实施例中，传感器测量还可在为加到累加器845而经分析之前通过具有不同截止频率的另一LPF而非LPF 815。
在状态机850中，可评估来自累加器825、845的经累加值及传感器测量以检测触摸或接近。
虽然上文已描述实例实施例，但可在不脱离这些实施例的精神及范围的情况下根据本发明作出其它变化及实施例。

Claims (31)

1.一种非暂时性计算机可读存储介质，至少一个所述非暂时性计算机可读存储介质含有指令，所述指令在由处理器加载并执行时引起所述处理器：
从多个传感器测量识别第一经高通滤波序列；
将来自所述第一经高通滤波序列的多个样本累加到第一经累加值中；
比较所述第一经累加值与第一经累加值阈值；
基于所述第一经累加值是否大于所述第一经累加值阈值的确定，识别是否已接近所述传感器；
在以下情况中复位所述第一经累加值：
所述第一经高通滤波序列改变其正负号；或
所述经高通滤波序列的低通滤波结果改变其正负号；
计数所述第一经累加值的复位次数，其中给定复位在经定义时间间隔期间发生于所述第一经累加值超过累加阈值之后；及
通过比较所述第一经累加值在所述经定义时间间隔内的所述复位次数与计数阈值来确定移动水分是否存在于所述传感器上。
2.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括用于在所述高通滤波之前或之后引起所述传感器测量的第一低通滤波的指令。
3.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括用于引起所述处理器进行以下项的指令：
从所述多个传感器测量识别第二经高通滤波序列；
将来自所述第二经高通滤波序列的多个样本累加到第二经累加值中；
比较所述第二经累加值与第二经累加值阈值；及
基于所述第二经累加值是否大于所述第二经累加值阈值的确定，识别是否已接近所述传感器。
4.根据权利要求1所述的存储介质，其中通过计算传感器测量之间的差分序列而计算所述第一经高通滤波序列。
5.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括在所述经高通滤波序列达到复位阈值时引起所述处理器复位所述第一经累加值的指令。
6.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括用于引起所述处理器进行以下项的指令：
将所述经高通滤波序列输入到具有用户定义的触发器迟滞阈值的施密特触发器中，其中在所述施密特触发器输出呈可能的两个输出电平的一个经预定义电平时复位所述第一经累加值。
7.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括用于引起所述处理器基于移动水分是否存在于所述传感器上而解弹跳是否已接近所述传感器的所述识别的指令。
8.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括用于引起所述处理器基于是否已减小的所述第一经累加值而解弹跳是否已接近所述传感器的所述识别的指令。
9.根据权利要求1所述的存储介质，其进一步包括用于引起所述处理器基于移动水分是否存在于所述传感器上而延长用于解弹跳是否已接近所述传感器的所述识别的时间的指令。
10.一种用于检测接近的设备，其包括：
处理器；及
至少一个非暂时性计算机可读存储介质，是至少一个非暂时性计算机可读存储介质含有指令，所述指令在由处理器加载并执行时引起所述处理器：
从多个传感器测量识别第一经高通滤波序列；
将来自所述第一经高通滤波序列的多个样本累加到第一经累加值中；
比较所述第一经累加值与第一经累加值阈值；
基于所述第一经累加值是否大于所述第一经累加值阈值的确定，识别是否已接近所述传感器；
计数所述第一经累加值的复位次数，其中给定复位在经定义时间间隔期间发生于所述第一经累加值超过累加阈值之后；及
通过比较所述第一经累加值在所述经定义时间间隔内的所述复位次数与计数阈值来确定移动水分是否存在于所述传感器上。
11.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于在所述高通滤波之前或之后引起所述传感器测量的第一低通滤波的指令。
12.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于引起所述处理器进行以下项的指令：从所述多个传感器测量识别第二经高通滤波序列；将来自所述第二经高通滤波序列的多个样本累加到第二经累加值中；比较所述第二经累加值与第二经累加值阈值；及基于所述第二经累加值是否大于所述第二经累加值阈值的确定，识别是否已接近所述传感器。
13.根据权利要求10所述的设备，其中通过计算传感器测量之间的差分序列而计算所述第一经高通滤波序列。
14.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于在以下情况中引起所述处理器复位所述第一经累加值的指令：所述第一经高通滤波序列改变其正负号；或所述经高通滤波序列的低通滤波结果改变其正负号。
15.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于在经高通滤波序列达到复位阈值时引起所述处理器复位所述第一经累加值的指令。
16.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于引起所述处理器进行以下项的指令：将所述经高通滤波序列输入到具有用户定义的触发器迟滞阈值的施密特触发器中，其中在所述施密特触发器输出呈可能的两个输出电平的一个经预定义电平时复位所述第一经累加值。
17.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于引起所述处理器通过所述传感器测量来确定移动水分是否存在于所述传感器上的指令。
18.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于引起所述处理器基于移动水分是否存在于所述传感器上而解弹跳是否已接近所述传感器的所述识别的指令。
19.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于引起所述处理器基于是否已减小的所述第一经累加值而解弹跳是否已接近所述传感器的所述识别的指令。
20.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括用于引起所述处理器基于移动水分是否存在于所述传感器上而延长用于解弹跳是否已接近所述传感器的所述识别的时间的指令。
21.一种用于检测接近的方法，其包括：
从多个传感器测量识别第一经高通滤波序列；
将来自所述第一经高通滤波序列的多个样本累加到第一经累加值中；
比较所述第一经累加值与第一经累加值阈值；以及
基于所述第一经累加值是否大于所述第一经累加值阈值的确定，识别是否已接近所述传感器；
计数所述第一经累加值的复位次数，其中给定复位在经定义时间间隔期间发生于所述第一经累加值超过累加阈值之后；且
通过比较所述第一经累加值在所述经定义时间间隔内的所述复位次数与计数阈值来确定移动水分是否存在于所述传感器上。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在所述高通滤波之前或之后的所述传感器测量的第一低通滤波。
23.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括：
从所述多个传感器测量识别第二经高通滤波序列；
将来自所述第二经高通滤波序列的多个样本累加到第二经累加值中；
比较所述第二经累加值与第二经累加值阈值；及
基于所述第二经累加值是否大于所述第二经累加值阈值的确定，识别是否已接近所述传感器。
24.根据权利要求21所述的方法，其中通过计算传感器测量之间的差分序列而计算所述第一经高通滤波序列。
25.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在以下情况中复位所述第一经累加值：
所述第一经高通滤波序列改变其正负号；或
所述经高通滤波序列的低通滤波结果改变其正负号。
26.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在经高通滤波序列达到复位阈值时复位所述第一经累加值。
27.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括：
将经高通滤波序列输入到具有用户定义的触发器迟滞阈值的施密特触发器中，其中在所述施密特触发器输出呈可能的两个输出电平的一个经预定义电平时复位所述第一经累加值。
28.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括用于引起处理器比较所述第一经累加值在所述经定义时间间隔内的所述复位次数与计数阈值的指令。
29.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在解弹跳窗口期间评估后续测量以确定触摸或接近是否并未持续足够长时间以被登记为触摸。
30.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括在解弹跳窗口期间确定触摸或接近是否在触摸与非触摸电平之间波动。
31.根据前述权利要求29或30中任一权利要求所述的方法，其进一步包括基于移动水分是否存在于所述传感器上而延长所述解弹跳窗口。
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