CN1705232A - 电接触传感器和使用该电接触传感器的人机界面装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电接触传感器。该电接触传感器包括：一接触检测部，其具有至少一个触板并生成一个不论该对象是否与该触板接触都具有相同延迟时间的第一信号，和一个根据该对象是否与该触板接触而具有不同延迟时间的第二信号；和一接触信号发生器，其响应第一和第二信号之间的延迟时间差生成一个接触信号。因此就可能在对象导电性不足但具有超过某一水平的电荷累积特性时通过精确确定对象是否与触板接触增加操作的可靠性。此外，该电接触传感器可以只利用一个触板确定对象是否与触板接触，从而减少了产品的占用面积。

Description

电接触传感器和使用该电接触传感器的人机界面装置

技术领域

本发明涉及一种接触传感器，特别是涉及一种用于电检测是否与一对象接触并报告结果的电接触传感器和使用该电接触传感器的人机界面装置。

背景技术

通常，接触传感器属于一种以机械方式操作的按钮，电接触传感器以非机械方式操作。

按钮需要检测对象是否按动按钮的机械触点和使按钮复原的弹簧装置，这样就使得最终产品的结构复杂、难以小型化、生产成本高。而另一方面，尽管电接触传感器生产成本要高于按钮，但其具有产品小型化的优势。

本发明特别涉及电接触传感器。

图1A至1C是传统的电接触传感器的电路图。

图1A是电接触传感器的基本电路图，图1B是接触对象没有与电接触传感器接触时的传感器操作电路图，图1C是接触对象与电接触传感器接触时的传感器操作电路图。

参见图1A，电接触传感器包括：两个触板(或触针)PAD1和PAD2，用来接触对象；第一电阻器R1，保护内部电路不受对象发出的静电的影响；有源器件N型FET Q1；第二电阻器R2，确定N型FET Q1的偏置电压；第三电阻器RL，作为N型FET Q1的负载；输出缓冲器，用于缓冲N型FET Q1的输出电压。

如图1B所示，当对象没有与电接触传感器接触时，触板PAD1和PAD2打开，因此，N型FET Q1的栅极通过第二电阻器R2与接地电压连接。

将栅极接入接地电压的N型FET Q1截止时，没有电流流经N型FET Q1和第三电压RL。因此在N型FET Q1的漏极施加电源电压VDD，并且输出缓冲器B1接收施加到N型FET Q1漏极的电源电压VDD并输出高电平信号。

另一方面，当对象与电接触传感器接触时，该电接触传感器具有如图1C所示的操作电路。

这时，一般来说，对象可以是指人的手指，是具有导电性的电阻。

参见图1C，两个接触垫板PAD1和PAD2经由电阻器RH连接，由于电源电压VDD和接地电压VGND之间的压差生成的电流流经其中。以下将人与接触垫板接触形成的电阻RH称为第四电阻器RH。

这样的结果是电压值为VDD×R2/(R1+RH)的电压被施加到N型FETQ1的栅极。

此外，当施加在N型FET Q1的电压大于N型FET Q1的阈电压时，N型FET Q1导通，大小为A×(VG-Vth)2的漏极电流IL就会流经N型FET Q1和第三电阻器RL。式中，A是FET的特定常数，VG是FET的栅极电压，Vth是FET的阈电压。即在N型FET Q1的漏极上施加电压值为VDD-IL×RL的电压VD。

特别是当驱动漏极电流IL流动的电压按IL×RL＞VDD计算并被施加到N型FET Q1的栅极时，N型FET Q1的漏极电压变为“0”。

如上所述，当具有小电阻值的对象与两个触板PAD1和PAD2接触时，在N型FET Q1的漏极中生成电压值大约为“0”的漏极电压，其将被作为低电平信号经由输出缓冲器B1输出。

传统的电接触传感器包括两个触板，用以电检测具有导电性的对象是否与两个触板同时接触，从而响应检测结果输出信号。

尽管传统的电接触传感器通过将仅仅一个电接触转化为电信号，就能够用于各种电气/电子设备而不使用机械组件，为了检测到对象是否与传感器接触，就需要两个触板。

由于应该具有两个触板，因此传统的电接触传感器存在不易小型化的问题。

此外，由于传统的电接触传感器是利用人体产生的电阻等类似结构检测出对象是否与触板接触，因此对象应该具有一定的电阻。

当对象的导电性不够时，即，当使用者戴着无导电性的手套时，或是当使用者的手非常干燥时，尽管使用者的手指接触了电触板，但是电接触传感器生成的输出信号如图2所示。

也即，当对象的导电性不足时，尽管对象与触板PAD1和PAD2(区段1和区段3)，但是PAD1和PAD2所处状态相当于一个非常高的电阻被连接到PAD1和PAD2。其结果是N型FET Q1的栅极端子上电流较小，使电接触传感器产生一个高电平信号。

如上所述，在传统的电接触传感器中，当对象导电性不足时，即使对象与触板接触，但是电接触传感器可能检测不到接触从而失灵。

发明内容

因此，为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种电接触传感器，当一个对象具有电荷累积特性时，即使导电性不足，该电接触传感器仍然够精确检测该对象是否与该传感器接触，

本发明的另一个目的是提供一种电接触传感器，其仅使用一个触板就能够检测出一个对象是否与该传感器接触。

本发明的再一目的是提供一种使用电接触传感器的人机界面装置。

根据本发明的电接触传感器包括：

一接触检测部，其具有至少一个触板并生成一个不论该对象是否与该触板接触都具有相同延迟时间的第一信号和一个根据该对象是否与该触板接触而具有不同延迟时间的第二信号；和

一接触信号发生器，其响应第一和第二信号之间的延迟时间差生成一个接触信号。

根据本发明第一实施例的人机界面传感器，包括：至少一个电接触传感器，其具有一触板并根据一个对象是否与该触板接触生成一个接触信号；一个响应该接触信号执行一功率控制操作的控制器，该至少一个电接触传感器包括：一接触检测部，其具有至少一个触板并根据一个对象是否与该触板接触来改变第一和第二信号之间的延迟时间差；一接触信号发生器，其响应第一和第二信号之间的延迟时间差生成一接触信号。

根据本发明第二实施例的人机界面传感器，包括：一显示部，其在一屏幕上显示数据；一电滚动装置，其具有多个以预定图案放置的触板并在一个对象与这些触板中的至少一个触板接触时生成至少一个接触信号；一个控制器，对该接触信号进行分析从而检测与该对象接触的触板的位置，并沿对应这些触板位置的方向滚动屏幕，该电滚动装置包括多个具有该触板电接触传感器并在该对象与该触板接触时各自生成一个接触信号。

附图说明

为更好地说明本发明的上述和其它目标、特点和优点，下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。由于没有必要，附图没有按比例绘制，主要是为了提示本发明的原理。

图1A是传统的电接触传感器的电路图。

图1B是图1A所示的电接触传感器在对象没有接触传感器时的操作电路图。

图1C是图1A所示的电接触传感器在对象接触传感器时的操作电路图。

图2是图1A所示电接触传感器在与对象接触或不接触时的输出电平变化。

图3是根据本发明的电接触传感器的方框图。

图4是图3所示电接触传感器的一个实施例的电路图

图5A是图4所示电接触传感器在对象没有与传感器接触时的操作电路图。

图5B是图4所示电接触传感器在对象没有与传感器接触时的信号波形示意图。

图5C是图4所示电接触传感器在对象与传感器接触时的操作电路图。

图5D是图4所示电接触传感器在对象与传感器接触时的信号波形示意图。

图6是图3所示电接触传感器另一实施例的电路图。

图7A是图6所示电接触传感器在对象没有与传感器接触时的操作电路图。

图7B是图6所示电接触传感器在对象没有与传感器接触时的信号波形示意图。

图7C是图6所示电接触传感器在对象与传感器接触时的操作电路图。

图7D是图6所示电接触传感器在对象与传感器接触时的信号波形示意图。

图8是图6所示电接触传感器在对象与传感器接触或不接触时的输出电平变化示意图。

图9是在图6所示电接触传感器上额外安装的数字信号生成装置的一个实施例的示意图。

图10是在图6所示电接触传感器上额外安装的数字信号生成装置的另一实施例的示意图。

图11是包括有根据本发明的电接触传感器的鼠标的一实施例的示意图。

图12是图12所示鼠标的操作电源控制方法的示意图。

图13是包括有根据本发明的电接触传感器的鼠标的另一实施例的示意图。

图14是图13所示电接触传感器的触板放置的示意图。

图15A是使用本发明的电接触传感器的便携装置的一个实施例的示意图。

图15B是使用本发明的电接触传感器的便携装置的另一实施例的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例说明如下。

图3是本发明的电接触传感器的方框图。

如图3所示，本发明的电接触传感器包括：一个参考信号发生器1、一个包含第一和第二信号发生器21和22的接触检测部2、接触信号发生器3。

各个部件的功能说明如下。

参考信号发生器1生成一个AC(交流电流)信号或时钟信号，作为参考信号施加到接触检测部2。

接触检测部2根据一个对象是否与该传感器接触变化第一和第二信号sig1和sig2之间的延迟时差。为了这个目的，第一信号发生器21总是通过将参考信号ref_sig延迟一个第一时间生成第一信号sig1，而不考虑对象是否与传感器接触。第二信号发生器22包括一个触板PAD，当对象与触板PAD接触时，参考信号ref_sig被延迟长于(或短于)第一时间t1，并与对象没有与触板PAD接触时，参考信号ref_sig被延迟短于(或长于)第一时间t1，生成第二信号sig2。

接触信号发生器3生成一代表第一信号sig1和第二信号sig2的延迟时差的接触信号con_sig。

在本发明中，对象可以是任何具有电荷积累属性即预定电容值的物质，典型的例子是能够积累大量电荷的人体。

图4是图3所示电接触传感器的一个实施例的电路图

参见图4，本发明的电接触传感器包括一个参考信号发生器1、一个设有第一和第二信号发生器221和212的接触检测部210、一个接触信号发生器31。

第一信号发生器211包括一个置于参考信号发生器1和接触信号发生器31之间的第一电阻器R11，和一个置于第一电阻器R11和接触信号发生器31之间并接到接地电压VGND的第一电容器C11。第二信号发生器212包括一个置于参考信号发生器1和接触信号发生器31之间的第二电阻器R12，和一个置于第二电阻器R12和接触信号发生器31之间，通过一个单独的信号线连接的触板PAD。接触信号发生器31包括一D-触发器D_F/FF和一具有第三电阻器R13和电容器C12的低带通滤波器LPF。

这时，第一和第二电阻器R11和R12允许在参考信号发生器1和第一电容器C11之间的延迟单元与参考信号发生器1和触板PAD之间的延迟单元相等，并具有一个很小的值。第一电容器C11的电容小于对象的电容。即，第一电容器C11具有小于人体平均电容的电容量。

下面结构图5A至图5D对图4的电接触传感器的操作进行说明。

图5A是电接触传感器没有和对象接触时的操作电路图，图5B是图5A的电接触传感器没有和对象接触时的信号波形图，图5C是电接触传感器和对象接触时的操作电路图，图5D是图5C的电接触传感器和对象接触时的信号波形图，

下面首先说明对象没有与触板PAD接触时的情况。

参见图5A，对象没有与触板PAD接触时，第一信号发生器211的延迟组件变为第一电阻器R11和第一电容器C11，而第二信号发生器212的延迟组件变为第二电阻器R12。

因此，如图5B所示，第一信号发生器211通过借助第一电容器C11将参考信号ref_sig延迟第一时间t1生成第一信号sig1，第二信号发生器212为了生成第二信号sig2传送参考信号ref_sig。即，接触检测部210生成延迟时间短于第一信号sig1的第二信号sig2。

D-触发器D_F/F被同步到第一信号sig1的下降沿，从而闩锁第二信号sig2并生成低电平接触信号con_sig，低带通滤波器LPF稳定并平滑低电平接触信号con_sig，然后向外部输出接触信号con_sig。

下面说明对象与触板PAD接触时的情况。

参见图5C，当对象与触板PAD接触时，第一信号发生器211的延迟组件变成第一电阻器R11和第一电容器C11，第二信号发生器212的延迟组件变成第二电阻器R12和第三电容器CPAD。

第三电容器CPAD与触板PAD接触的对象的电容生成的一个电容器，其电容量大于第一电容器C11，这一点在前面已经讨论。

因此，如图5D所示，第一信号发生器211通过借助第一电容器C11将参考信号ref_sig延迟第一时间t1生成第一信号sig1，第二信号发生器212通过借助第三电容器CPAD将参考信号ref_sig延迟一段长于第一时间11的时间生成第二信号sig2。即，接触检测部210生成延迟时间长于第一信号sig1的第二信号sig2。

D-触发器D_F/F被同步到第一信号sig1的下降沿，从而闩锁第二信号sig2并生成高电平接触信号con_sig，低带通滤波器LPF稳定并平滑高电平接触信号con_sig，然后向外部输出接触信号con_sig。

图6是图3的电接触传感器第二实施例的电路图。

参见图6，本发明的电接触传感器包括参考信号发生器1、设有第一和第二信号发生器221和222的接触检测部220、接触信号发生器32。

参见图6，第一信号发生器221包括串联到参考信号发生器1的第一电阻器R21和第一输出缓冲器B21；第二信号发生器222包括串联到参考信号发生器1的第二电阻器R22和第二输出缓冲器B22、设置于第二电阻器R22和第二输出缓冲器B22之间并通过一个单独的信号线连接的触板PAD；接触信号发生器31包括对第一和第二缓冲器B21和B22的输出信号sig1和sig2进行异或逻辑运算的异或器件XOR1和设有第三电阻器R23和电容器C21的低带通滤波器LPF。

这时，第一和第二电阻器R21和R22允许参考信号发生器1和第一输入缓冲器B21之间的延迟组件与参考信号发生器1和第二输入缓冲器B22之间的延迟组件相等。并且这些延迟组件的值非常小。

下面结合图7A至7D对图6的电接触传感器的操作进行说明。

图7A是对象没有接触电接触传感器时的操作电路图，图7B是图7A的电接触传感器在没有接触对象时的信号波形图，图7C是对象接触电接触传感器时的操作电路图，图7D是图7C的电接触传感器在接触对象时的信号波形图。

下面首先说明对象没有接触触板PAD时的情况。

这时，第一和第二电阻器R21和R22允许参考信号发生器1和第一输出缓冲器B21之间的延迟组件与参考信号发生器1和第二输入缓冲器B22之间的延迟组件相等并具有较小延迟组件。

参见图7A，对象没有接触触板PAD时，第一信号发生器221的延迟组件变为第一电阻器R21和第一输入缓冲器B21，第二信号发生器222的延迟组件变为第二电阻器R22。

因此，如图7B所示，第一信号发生器221的第一输入缓冲器B21生成第一信号sig1，通过接收并缓冲借助第一电阻器R21延迟的参考信号ref_sig延迟了第一时间t1，第二信号发生器222的第二输入缓冲器B22生成第二信号sig2，通过接收并缓冲借助第二电阻器R22延迟的参考信号ref_sig延迟了第一时间t1。即，接触检测部220生成具有非常小的延迟时间差或没有延迟时间差的第一和第二信号sig1和sig2。尽管接触检测部220应该生成没有延迟时间差的第一和第二信号sig1和sig2，但是如图7B所示，实际上更为频繁生成具有非常小的延迟时间差的第一和第二信号sig1和sig2。

异或器件XOR1接收由第一和第二输入缓冲器B21和B22输出的第一和第二信号sig1和sig2并对其进行逻辑和运算，并在这两个信号的电压电平相等时生成一个低电平信号，以及在这两个信号的电压电平不相等时生成一个高电平信号。即异或器件XOR1根据第一和第二信号sig1和sig2之间的延迟时间差生成没有脉冲宽度或脉冲宽度很小的输出信号pcon_sig。

低带通滤波器LPF的电容器C21根据经由电阻器R23传送的异或器件XOR1的输出信号pcon_sig的脉冲宽度进行电荷充电，从而生成具有对应小电压(即电压的低电平)的电压的接触信号con_sig。

下面结合图7C和图7D说明对象接触触板PAD时电接触传感器的操作。

参见图7C，当对象接触触板PAD时，第一信号发生器221的延迟组件变为第一电阻器R21和第一输入缓冲器B21，并且第二信号发生器222的延迟组件变为第二电阻器R22和第二电容器CPAD。

这时，第二电容器CPAD是一个由接触触板PAD的对象的电容生成的电容器。

因此，如图7D所示，第一信号发生器221的第一输入缓冲器B21生成第一信号sig1，通过接收并缓冲借助第一电阻器R21延迟的参考信号ref_sig延迟了第一时间t1，第二信号发生器222的第二输入缓冲器B22生成第二信号sig2，通过接收并缓冲借助第二电阻器R22和第二电容器CPAD延迟的参考信号ref_sig延迟了长于第一时间t1。即，接触检测部220生成具有大延迟时间差的第一和第二信号sig1和sig2。

具体来说，第二输入缓冲器B22接收被第二电阻器R22和第二电容器CPAD延迟了1/(R21×CPAD)的参考信号ref_sig，并将其缓冲以便生成第二信号sig2。

异或器件XOR1接收由第一和第二输入缓冲器B21和22输出的第一和第二信号sig1和sig2并将这两个信号sig1和sig2的电压电平进行逻辑和运算，从而在这两个信号的电压电平相等时生成低电平信号。即，异或器件XOR1根据第一和第二信号sig1和sig2之间的延迟时间差生成具有大脉冲宽度的输出信号pcon_sig。

低带通滤波器LPF的电容器C21根据通过电阻器R23传送的异或器件XOR1的输出信号pcon_sig的大脉冲宽度进行电荷充电，从而生成具有高电压电平的接触信号con_sig。

如上所述，本发明的电接触传感器的实施例利用的原理是，当对象接触一个触板PAD时，设有由于对象电容CPAD增加了延迟组件的AC信号中就会生成一个时间延迟。

因此，本发明的电接触传感器仅利用一个触板就能检测对象是否接触，并根据对象是否接触触板PAD生成电信号。

此外，如有必要，本发明实施例的电接触传感器还可包括用于增加第二信号发生器(212，222)延迟组件的触板。

例如，对象接触一个触板时，通过触板的延迟组件变为“对象的电容”，但是，当对象与n个触板接触时，“通过触板的延迟组件变为“对象的电容×n”。

图8是图6的电接触传感器在接触和没有接触传感器时的输出电平变化。可以理解，对象没有接触电接触传感器时生成高电平信号如区段(1)和区段(3)，当对象接触电接触传感器时生成低电平信号如区段(2)和区段(4)。

这时，当对象是人体时，不同人的电容量可能不尽相同。当具有大电容的人手与触板接触时，本发明的电接触传感器生成具有大电压差的输出信号，从而允许电接触传感器执行稳定操作。但是，当具有小电容的人手与触板接触时，本发明的电接触传感器生成具有小电压差的输出信号，从而干扰电接触传感器的稳定操作。

因此，本发明为图6的电接触传感器额外提供一个单独的电路，用于帮助图9的电接触传感器总是能够执行稳定操作。

图9是图6的电接触传感器中额外安装的数字信号发生装置的第一实施例，其除包括本发明的电接触传感器40外，还包括放大器41和模拟比较器42。

放大器41接收电接触传感器40的接触信号con_sig并将该接触信号放大一定程度，使模拟比较器42能够检测到对象与触板接触和没有接触时接触信号之间的电压差。模拟比较器42将放大器41的接触信号与其参考电压进行比较，从而在接触信号的电压高于参考电压时生成高电平信号，并在接触信号的电压低于参考电压时生成低电平信号。

这时，放大器41利用可变增益放大器根据外部控制操作调节增益。此外，模拟比较器42还根据该外部控制操作调节参考电压。

图10是额外安装在图6的电接触传感器的数字信号发生装置的第二实施例，其除了包括本发明的电接触传感器40外，还包括模拟/数字转换器(ADC)51和可编程电平检测器52。

模拟/数字转换器51接收图6的电接触传感器40的接触信号con_sig，并将接收信号转换为预定位的数字信号。可编程电平检测器将参考数字信号与模拟/数字转换器51提供的该预定位的数字信号进行比较，从而在该预定位的数字信号大于参考数字信号时生成高电平信号，并在该预定位的数字信号小于参考数字信号时生成低电平信号。

这时，可编程电位检测器52可调节参考数字信号，以便根据外部控制操作确定该信号是高电平还是低电平。

图11是设有本发明的电接触传感器的鼠标实施例。

参见图11，鼠标60包括安装在鼠标60上的触板、用于检测对象是否与触板接触并通知检测结果的电接触传感器61、用于生成鼠标的操作电能的电源64、用于仅在得到对象与触板接触的通知时才启动鼠标的操作和电源64的微控制器单元(MCU)62，用于通过获取的对象图像进行图像处理计算出移动值的图像传感器63、用于MCU62和计算机之间数据接口的无线通信接口部65、用于检测并通知按键选择操作的按键、用于检测并通知滚动操作的滚动装置67。

使用者在使用鼠标60时应与鼠标的上表面接触。

因此，如图12所示，鼠标60仅在被电接触传感器61通知人手与鼠标上表面接触时(区段(1)和(3))才会启动电源64的操作，以便向相应的组件提供操作电能，从而启动鼠标的操作。

当图11的鼠标60是无线鼠标时，由于是使用充电电池或非充电电池作为电源，造成了对操作时间的限制，尽量减少电能消耗变得十分重要。因此，为了防止电源的浪费，本发明的鼠标60仅在鼠标60被人使用时才向相关组件提供操作电能从而启动鼠标，从而显著延长了无线鼠标60的操作时间。

尽管这里所述的电接触传感器适用于鼠标、移动电话、MP3播放器等设备，任何种类的人机界面装置都可将电接触传感器适配为仅在有人与触板接触时才进行操作，以便减少耗电。

图13是本发明设有电接触传感器的鼠标的另一实施例。

参见图13，鼠标70包括图像传感器63、电源64、无线通信接口65、按键66，与图11所示的鼠标60类似，但是采用多个电接触传感器71和根据多个电接触传感器71发送的信号而生成滚动数据的MCU 72取代了滚动装置67和MCU 62。

图12和13中相同的附图标记代表结构功能相同的组件，此处不再说明。

如图14所示，多个电接触传感器71按预定图案排列并连接到置于鼠标70上表面的多个触板，从而构成了一个电滚动装置，并借助多个接触信号通知对象的接触位置。这时，每个电接触传感器71生成一个接触信号，用于检测并通知对象是否接触触板PAD，与图11的电接触传感器61类似。。

MCU 72存储对应对象接触位置的滚动操作条件和滚动方向信息，并利用多个电接触传感器71执行滚动操作。即，当MCU 72从多个电接触传感器71接收到满足滚动操作条件的接触信号时，MCU 72对接触信号进行分析从而获得对应对象接触位置的滚动方向信息，并生成用于按照获得的滚动方向滚动计算机屏幕的滚动数据并向计算机提供该滚动数据。

例如，当图13的多个电接触传感器71包括多个如图14纵向串联排列的触板P1至P6时，当物件与多个触板P1至P2以向下的方向(箭头方向)移动接触时，MCU 72通过多个电接触传感器71的多个接触信号检测到该移动接触，并生成将计算机屏幕向下滚动的滚动数据。

此外，如果有必要，MCU 72可被用于多个电接触传感器71的指向和数据选择装置。为了这个目的，MCU 72额外存储光标的指向操作条件、选择操作条件和对应多个触板PADS位置的坐标信息，并利用多个电接触传感器71执行指向和数据选择操作。

即，当MCU 72接收到来自多个电接触传感器71的满足操作条件的接触信号时，MCU 72对接触信号进行分析，获得光标对应对象接触位置的坐标信号，并生成指向数据从而移动计算机的光标到获得的坐标以将其提供给计算机。此外，当MCU 72接收到满足选择操作条件的接触信号时，MCU 72分析接触信号以获得光标对应对象接触位置的坐标，并生成选择数据以便选择对应获得坐标的计算机屏幕上显示的图标和数据，并将其提供给计算机。

如上所述，由于图13的鼠标70的电滚动装置是由包括多个触板的多个电接触传感器构成的，电滚动装置占用的空间小于传统的机械滚动装置，从而可以实现非常轻巧的鼠标。此外，有可能因为消除了磨擦组件而增加了鼠标的耐用性。

还有，如图15A和15B所示，采用与图13同样的原理，本发明多个接触传感器的触板能够作为滚动装置或指向和数据选择装置以预定图案置于移动电话或MP3播放器的预定区域。

如上所述，由于本发明的电接触传感器包括一个触板，使结构变得简单，该电接触传感器可方便地适用于任何采用对象是否与触板接触或多个触板的接触位置是否有变化的人机界面装置。

由以上说明可以看出，本发明的电接触传感器能够通过精确地确定尽管导电性不够但是具有大于某特定水平的电荷积累特性的对象是否与触板接触增加操作可靠性。这样这能够使电接触传感器稳定工作，而与天气变化导致的湿度差异、不同人的导电性差异、使用者是否戴着等因素无关。

此外，该电接触传感器能够利用仅仅一个触板确定对象是否与触板接触，从而减小了产品的尺寸。

还有，本发明的人机界面装置能够利用该电接触传感器提供各种改进的功能，例如电源控制、滚动操作等等。

尽管对本发明优选实施例说明如上，但本发明不限于上述实施例，相反，对本发明各种修饰均不脱离本发明的实质内容并在后附权利要求的范围之内。

Claims (23)

1、一种电接触传感器，其特征在于其包括：

一接触检测部，其具有至少一触板，并生成不论一对象是否与该触板接触都具有相同延迟时间的一第一信号和根据该对象是否与该触板接触而具有不同延迟时间的一第二信号；和

一接触信号发生器，其响应该第一信号和该第二信号之间的延迟时间差生成一接触信号。

2、根据权利要求1所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的该对象具有一预定电容量。

3、根据权利要求1所述的电接触传感器，其特征在于其更包括一参考信号发生器，用以向该接触检测部提供一参考信号。

4、根据权利要求3所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的接触检测部更包括：

一第一信号发生器，其通过将该参考信号延迟一第一时间以生成该第一信号；和

一第二信号发生器，其具有该触板，并通过当该对象与该触板接触时，将该参考信号延迟一段长于该第一时间的时间，和通过当该对象没有与该触板接触时，将该参考信号延迟一段短于该第一时间的时间，而生成该第二信号。

5、根据权利要求4所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的第一信号发生器包括位于该第一信号发生器和该接触信号发生器之间并连接到一接地电压的一电容器。

6、根据权利要求5所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的电容器具有小于该对象的电容量。

7、根据权利要求4所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的第一信号发生器包括一缓冲器，用以将该参考信号缓冲延迟了该第一时间，以便生成该第一信号。

8、根据权利要求7所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的第二信号发生器包括：

该触板，当该对象没有与该触板接触时，将该参考信号延迟该第一时间，并当该对象与该触板接触时，将该参考信号延迟一段长于该第一时间的时间；和

一缓冲器，当该对象没有与该触板接触时，通过将该参考信号缓冲延迟了一段短于该第一时间的时间，并在当该对象与该触板接触时，通过将该参考信号缓冲延迟了一段长于该第一时间的时间，而生成该第二信号。

9、根据权利要求4所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的接触信号发生器是经由该第一信号同步的一触发装置，用以将该第二信号闩锁(latch)以便生成该接触信号。

10、根据权利要求9所述的电接触传感器，其特征在于其更包括一滤波器，用以稳定及平滑该接触信号以输出该接触信号。

11、根据权利要求4所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的接触信号发生器包括：

一脉冲信号发生器，用以对应该第一信号和该第二信号之间的延迟时间差，生成具有一脉冲宽度的一输出信号；和

一直流(DC)电压发生器，用以生成一接触信号，且该接触信号系对应于该脉冲信号发生器之该输出信号的该脉冲宽度。

12、根据权利要求11所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的脉冲信号发生器是一异或逻辑设备。

13、根据权利要求11所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的DC电压发生器是一低通带滤波器。

14、根据权利要求11所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的接触信号发生器更包括：

一放大器，放大该接触信号为具有一电压大小的一输出信号；和

一比较器，将该放大器的该输出信号之该电压大小和一参考电压进行比较，从而生成一逻辑值。

15、根据权利要求14所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的放大器是一可变增益放大器，其响应一外部控制操作以改变增益。

16、根据权利要求14所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的参考电压系响应一外部控制操作而改变。

17、根据权利要求14所述的电接触传感器，其特征在于其更包括：

一转换器，将该接触信号转换为具有一预定位的一数字信号；和

一比较器，将具有该预定位的该数字信号与一参考数字信号进行比较，从而生成一逻辑值。

18、根据权利要求17所述的电接触传感器，其特征在于其中所述的参考数字信号系响应一外部控制操作而改变。

19、一种人机界面传感器，其特征在于其包括：

至少一电接触传感器，其具有一个触板，并根据一对象是否与该触板接触生成一接触信号；和

一控制器，响应该接触信号以执行一功率控制操作，其中

该至少一电接触传感器包括：

一接触检测部，其具有至少一触板，并根据该对象是否与该触板接触来改变一第一信号和一第二信号之间的延迟时间差；和

一接触信号发生器，其响应该第一信号和该第二信号之间的延迟时间差生成一接触信号。

20、一种人机界面传感器，其特征在于其包括：

一显示部，其在一屏幕上显示数据；

一电滚动装置，其具有配置为一预定图案的多个触板，并在一物件与该些触板至少其中之一接触时生成至少一接触信号；

一个控制器，对该接触信号进行分析从而检测与该对象接触之该些触板的位置，并沿对应该些触板位置的方向滚动屏幕，其中

该电滚动装置包括具有该触板的多个电接触传感器，并在该对象与该触板接触时各自生成一接触信号。

21、根据权利要求20所述的人机界面装置，其特征在于其中所述的电接触传感器包括：

一接触检测部，其具有至少一触板，并根据该对象是否与该触板接触来改变该第一信号和该第二信号之间的延迟时间差；

一接触信号发生器，其响应该第一信号和该第二信号之间的延迟时间差生成一接触信号。

22、根据权利要求20所述的人机界面装置，其特征在于其中所述的控制器的功能更包括：

额外存储对应该对象之该些接触位置的一坐标信息；

根据该些接触信号，获取对应于该对象之该些接触位置的该坐标信息；和

根据该坐标信息，将该屏幕指向一特定区域。

23、根据权利要求20所述的人机界面装置，其特征在于其中所述的控制器的功能更包括：

额外存储对应该对象之该些接触位置的一坐标信息；

根据该些接触信号，获取对应于该对象之该些接触位置的该坐标信息；和

根据该坐标信息，选定该屏幕之一特定区域上显示的数据。

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