DE102011054415A1

DE102011054415A1 - Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems

Info

Publication number: DE102011054415A1
Application number: DE102011054415A
Authority: DE
Inventors: Holger Erkens; Claus Kaltner; Holger Steffens
Original assignee: Ident Technology AG
Current assignee: Microchip Technology Germany GmbH
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-04-18
Also published as: WO2013053780A1; TWI589118B; US20150130478A1; TW201330503A; EP2766992A1; KR20140090200A; EP2766992B1; JP6062949B2; US10001540B2; CN103959649A; CN103959649B; JP2014532241A

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems, insbesondere eines kapazitiven Sensorsystems, welches ein Sensorsignal bereitstellt, wobei – ein erster unterer Schwellenwert angepasst wird, falls das Sensorsignal ein erstes Schaltschwellenkriterium erfüllt, – ein erster oberer Schwellenwert angepasst wird, falls das Sensorsignal ein zweites Schaltschwellenkriterium erfüllt, und – zumindest ein Schaltschwellenwert angepasst wird, derart, dass der Schaltschwellenwert einen vorbestimmten ersten Abstand zum ersten oberen Schwellenwert und/oder einen vorbestimmten zweiten Abstand zum ersten unteren Schwellenwert aufweist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen der Sensitivität bzw. zum Einstellen der Empfindlichkeit eines Sensorsystems, insbesondere eines kapazitiven Sensorsystems.
Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung
Bei kapazitiven Sensorsystemen wird durch Erzeugung und Messung elektrischer Wechselfelder eine Annäherung eines Objektes an eine Sensorzone gemessen. Aus dem Messsignal können Funktionen, etwa Schaltfunktionen eines elektrischen Gerätes, insbesondere elektrischen Handgerätes abgeleitet werden. Dies setzt voraus, dass zur Aktivierung einer bestimmten Funktion bei der Annäherung an die Sensorelektroden des kapazitiven Sensorsystems bzw. bei Berühren der Sensorelektroden das Sensorsignal eine vorbestimmte Schaltschwelle überschreitet.
Aus dem Stand der Technik sind Sensorsysteme bzw. kapazitive Sensorsysteme bekannt, welche mit vorbestimmten bzw. fest vorgegebenen Schaltschwellen arbeiten. Das Vorsehen fester Schaltschwellen hat allerdings den Nachteil, dass jeder kapazitiver Sensor eine andere Empfindlichkeit bzw. Sensitivität aufweist, weil etwa Fertigungsschwankungen dazu führen, dass die Schaltschwelle bei jedem Sensor bei unterschiedlicher Annäherung bzw. bei unterschiedlich starkem Berühren überschritten wird.
Ferner können auch die Umgebungsbedingungen eines elektrischen Handgerätes, in welchem ein kapazitiver Sensor vorgesehen ist, dazu führen, dass die Sensitivität des kapazitiven Sensorsystems abhängig von sich ändernden Umgebungsbedingungen ist. Beispielsweise kann ein Umgreifen eines elektrischen Handgerätes durch eine Hand dazu führen, dass eine für das Aktivieren des elektrischen Handgerätes vorgesehene Schaltschwelle überschritten wird, während bei einem Umgreifen des Handgerätes durch eine Hand mit einem Handschuh dazu führen kann, dass die entsprechende Schaltschwelle nicht überschritten wird. Dies wirkt sich negativ auf die Bedienbarkeit des elektrischen Handgerätes aus, weil das Handgerät beim Umgreifen desselben mit einer Hand ohne Handschuh anders reagiert als bei einem Umgreifen des Handgerätes durch eine Hand mit einem Handschuh.
Wünschenswert ist es daher, ein kapazitives Sensorsystem bereitzustellen, welches unabhängig von den äußeren Einflüssen bzw. Umgebungsbedingungen immer eine im Wesentlichen gleichbleibende Empfindlichkeit bzw. Sensitivität aufweist.
Zur Lösung dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die Schaltschwelle eines kapazitiven Sensorsystems während einer Initialisierungsphase, etwa beim Einschalten eines Handgerätes, einzustellen, um so die Schaltschwelle auf die während der Initialisierungsphase vorherrschenden Umgebungsbedingungen anzupassen. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass die Schaltschwelle nur einmal festgelegt wird, nämlich beim Einschalten des Handgerätes. Dies hat zwar den Vorteil, dass die Schaltschwelle nach mehreren Initialisierungsphasen jeweils verschieden sein kann. Andererseits weist dieses Verfahren aber den erheblichen Nachteil auf, dass die während der Initialisierungsphase festgelegte Schaltschwelle während des gesamten Betriebes des Gerätes unverändert bleibt, sodass die vorstehend genannten Probleme nur teilweise vermieden werden.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Anpassen der Sensitivität bzw. Empfindlichkeit eines Sensorsystems, insbesondere eines kapazitiven Sensorsystems bereitzustellen, welches die vorstehend genannten Nachteile zumindest teilweise vermeidet, mit dem Ziel, dass sich das Sensorsystem bzw. ein Handgerät, in welchem das Sensorsystem vorgesehen ist, für den Benutzer immer gleich sensitiv bzw. empfindlich anfühlt, unabhängig von den Umgebungsbedingungen des Sensorsystems.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems, insbesondere eines kapazitiven Sensorsystems nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Bestandteil der Lösung ist ferner ein Sensorsystem, insbesondere kapazitives Sensorsystem, welches das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Sensitivität des Sensorsystems implementiert. Zur Lösung der genannten Aufgabe wird auch ein elektrisches Gerät, insbesondere elektrisches Handgerät, bereitgestellt, welches zumindest ein kapazitives Sensorsystem aufweist, welches ausgebildet ist, zum Anpassen der Sensitivität des Sensorsystems das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Bereitgestellt wird demnach ein Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems, insbesondere eines kapazitiven Sensorsystems, welches ein Sensorsignal bereitstellt, wobei

– ein erster unterer Schwellenwert angepasst wird, falls das Sensorsignal ein erstes Schaltschwellenkriterium erfüllt,
– ein erster oberer Schwellenwert angepasst wird, falls das Sensorsignal ein zweites Schaltschwellenkriterium erfüllt, und
– zumindest ein Schaltschwellenwert angepasst wird, derart, dass der Schaltschwellenwert einen vorbestimmten ersten Abstand zum ersten oberen Schwellenwert und/oder einen vorbestimmten zweiten Abstand zum ersten unteren Schwellenwert aufweist.

Vorteilhafterweise ist das erste Schaltschwellenkriterium erfüllt, wenn das Sensorsignal unterhalb des Schaltschwellenwertes liegt, und das zweite Schaltschwellenkriterium erfüllt ist, wenn das Sensorsignal oberhalb des Schaltschwellenwertes liegt.
Der Schaltschwellenwert kann derart angepasst werden, dass der Schaltschwellenwert betragsmäßig kleiner als der erste obere Schwellenwert und betragsmäßig größer als der erste untere Schwellenwert ist.
Vorteilhaft ist es, wenn

– beim Anpassen des ersten unteren Schwellenwertes überprüft wird, ob das Sensorsignal oberhalb oder unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes liegt,
– der Wert des ersten unteren Schwellenwertes verringert wird, falls das Sensorsignal unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes liegt, und
– der Wert des ersten unteren Schwellenwertes erhöht wird, falls das Sensorsignal oberhalb des ersten unteren Schwellenwertes liegt.

Beim Anpassen des ersten unteren Schwellenwertes kann zusätzlich überprüft werden, ob das Sensorsignal unterhalb eines zweiten unteren Schwellenwertes liegt, wobei der Wert des ersten unteren Schwellenwertes verringert oder erhöht wird, wenn das Sensorsignal zusätzlich unterhalb des zweiten unteren Schwellenwertes liegt.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn

– ein vorbestimmter erster Korrekturwert ermittelt wird,
– der erste Korrekturwert vom ersten unteren Schwellenwert subtrahiert wird, falls das Sensorsignal unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes liegt, und
– der erste Korrekturwert zum ersten unteren Schwellenwert addiert wird, falls das Sensorsignal oberhalb des ersten unteren Schwellenwertes liegt.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn

– beim Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes überprüft wird, ob das Sensorsignal oberhalb oder unterhalb des ersten oberen Schwellenwertes liegt,
– der Wert des ersten oberen Schwellenwertes verringert wird, falls das Sensorsignal unterhalb des ersten oberen Schwellenwertes liegt, und
– der Wert des ersten oberen Schwellenwertes erhöht wird, falls das Sensorsignal oberhalb des ersten oberen Schwellenwertes liegt.

Beim Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes kann zusätzlich überprüft werden, ob das Sensorsignal oberhalb eines zweiten oberen Schwellenwertes liegt, wobei der Wert des ersten oberen Schwellenwertes verringert oder erhöht wird, wenn das Sensorsignal zusätzlich oberhalb des zweiten oberen Schwellenwertes liegt.
Vorteilhaft ist es, wenn

– ein vorbestimmter zweiter Korrekturwert ermittelt wird,
– der zweite Korrekturwert vom ersten oberen Schwellenwert subtrahiert wird, falls das Sensorsignal unterhalb des ersten oberen Schwellenwertes liegt, und
– der zweite Korrekturwert zum ersten oberen Schwellenwert addiert wird, falls das Sensorsignal oberhalb des ersten oberen Schwellenwertes liegt.

Der erste Korrekturwert und / oder der zweite Korrekturwert können zumindest eines aus

– Differenz zwischen Sensorsignal und erster oberer Schwellenwert,
– Differenz zwischen Sensorsignal und erster unterer Schwellenwert,
– gewichtete Differenz zwischen Sensorsignal und erster oberer Schwellenwert,
– gewichtete Differenz zwischen Sensorsignal und erster unterer Schwellenwert, und
– konstanter Wert,

Nach dem Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes und / oder des ersten unteren Schwellenwertes und vor dem Anpassen des Schaltschwellenwertes kann überprüft werden, ob die Differenz zwischen dem ersten oberen Schwellenwert und dem ersten unteren Schwellenwert oder die Differenz zwischen dem zweiten oberen Schwellenwert und dem zweiten unteren Schwellenwert betragsmäßig größer oder kleiner ist als ein vorbestimmter Minimalwert, und eine Schwellenwertanpassung durchgeführt wird, falls die Differenz betragsmäßig kleiner ist als der vorbestimmte Minimalwert.
Bei der Schwellenwertanpassung kann der erste obere Schwellenwert auf den Wert der Summe des ersten unteren Schwellenwertes und der betragsmäßigen Differenz gesetzt werden.
Vor dem Überprüfen des Sensorsignals kann eine Startbedingung überprüft werden und das Verfahren abgebrochen werden, falls die Startbedingung nicht erfüllt ist.
Vor dem Überprüfen der Startbedingung kann die Startbedingung angepasst werden, wobei nach dem Überprüfen der Startbedingung die Startbedingung auf einen Initialwert gesetzt wird.
Vor dem Überprüfen des Sensorsignals kann der erste obere Schwellenwert und der erste untere Schwellenwert jeweils auf einen vorbestimmten Initialwert gesetzt werden, falls ein vorbestimmtes Initialkriterium erfüllt.
Vorteilhaft ist es, wenn der Schaltschwellenwert gemäß der Vorschrift
Schaltschwellenwert = erster unterer Schwellenwert + (erster oberer Schwellenwert – erster unterer Schwellenwert)·Sensitivitätsparameter
angepasst wird, wobei der Sensitivitätsparameter vorzugsweise zwischen 0 und 1 liegt.
Vor dem Anpassen des ersten unteren Schwellenwertes und / oder des ersten oberen Schwellenwertes kann jeweils ein vorbestimmtes Anpassungskriterium ermittelt werden, wobei die ersten Schwellenwerte nur dann angepasst werden, wenn das jeweilige Anpassungskriterium erfüllt ist.
Das Anpassungskriterium zumindest eines aus

– eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Messpunkte aus dem Sensorsignals weisen einen im Wesentlichen gleichbleibenden Messwert auf, und
– nach einer, vorzugsweise sprunghaften Änderung des Sensorsignals ist ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen,

Das erste Schaltschwellenkriterium und das zweite Schaltschwellenkriterium können erfüllt sein, wenn das Sensorsignal unterhalb des oberen Schwellenwertes liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems ist insbesondere für kapazitive Sensorsysteme geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch für andere Sensorsysteme verwendet werden, welche nicht auf einer kapazitiven Basis arbeiten.
Ferner wird durch die Erfindung ein elektrisches Gerät, insbesondere elektrisches Handgerät, bereitgestellt, welches zumindest ein kapazitives Sensorsystem aufweist, welches angepasst ist, das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Sensitivität des Sensorsystems auszuführen.
Das elektrische Gerät bzw. elektrische Handgerät kann ein Smartphone, ein Mobilfunkgerät, eine Computermaus, eine Gerätefernbedienung, eine Digitalkamera, ein Game-Controller, ein mobiler Kleincomputer, ein Tablet-PC, ein Diktiergerät, ein Mediaplayer, oder dergleichen sein.
Kurzbeschreibung der Figuren
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
1 einen zeitlichen Verlauf eines Sensorsignals sowie die für die dynamische Anpassung einer Schaltschwelle wesentlichen Größen;
2a bis 2c drei Beispiele eines kapazitiven Sensorsystems, welche das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Sensitivität des Sensorsystems implementiert haben;
3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems; und
4 unterschiedliche Messbereiche für die Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Einstellen einer Empfindlichkeit bzw. einer Sensitivität eines Sensorsystems bedeutet zumindest einen Schaltschwellenwert anzupassen bzw. zu verändern, der für eine Detektion eines Empfangssignals des Sensorsystems überschritten werden muss. Bei erfolgreicher Detektion kann eine (oder mehrere) Systemfunktion, etwa eines elektrischen Handgerätes ausgeführt werden. Durch das Einstellen bzw. Anpassen, insbesondere durch ein dynamisches Einstellen bzw. Anpassen zumindest eines Schaltschwellenwertes wird die Empfindlichkeit bzw. Sensitivität des Sensorsystems im Wesentlichen unabhängig von den Umgebungsbedingungen des Sensorsystems. Dies hat den Vorteil hat, dass ein Benutzer ein Handgerät bzw. das Sensorsystem immer im Wesentlichen als gleich empfindlich bzw. sensitiv empfindet.
Im Folgenden wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches eine nahezu kontinuierliche bzw. dynamische Anpassung eines Schaltschwellenwertes in Abhängigkeit des aktuellen Sensorsignals eines Sensorsystems, insbesondere für ein kapazitives Sensorsystem, sowie verschiedener weiterer Randbedingungen ermöglicht. Durch die kontinuierliche bzw. dynamische Anpassung eines Schaltschwellenwertes kann insbesondere auch auf kurzzeitige und sich schnell ändernde Effekte reagiert werden, welche vom Verhalten des Benutzers herrühren. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, unterschiedliche Einflüsse auf die Sensitivität bzw. Empfindlichkeit des Gerätes bzw. des kapazitiven Sensorsystems zu kompensieren.
Derartige Einflüsse sind beispielsweise:

– Größe der ein elektrisches Handgerät umgreifenden Hand (Hand eines Kindes, Hand eines Erwachsenen),
– Verwendung von Schutzhüllen, welche ein elektrisches Handgerät umgeben, und/oder
– Verwendung eines Handschuhs, an der das Handgerät umgreifenden Hand.

1 zeigt den zeitlichen Verlauf eines Schaltschwellenwertes sowie die für die Anpassung des Schaltschwellenwertes relevanten Größen.
Aus dem empfangenen und bereits abgetasteten Sensorsignal SS, welches von dem Sensorsystem bereitgestellt wird, werden sämtliche für das Anpassen der Sensitivität des Sensorsystems benötigten Größen abgeleitet. Dies hat den Vorteil, dass keine besonderen Maßnahmen, insbesondere keine hardwareseitigen Maßnahmen, notwendig sind, um ein Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems vornehmen zu können. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher sowohl für unterschiedliche kapazitive Sensorsysteme als auch für Sensorsysteme, welche nicht auf kapazitiver Basis arbeiten, eingesetzt werden, ohne dass hierfür Anpassungen an der Hardware des Sensorsystems notwendig sind.
Die aus dem empfangenen und abgetasteten Sensorsignal SS abgeleiteten Größen, welche für das erfindungsgemäße Anpassen der Sensitivität des Sensorsystems benötigt werden, sind:

– ein erster oberer Schwellenwert TH2: der erste obere Schwellenwert TH2 ist eine tiefpassgefilterte Repräsentation des Sensorsignals SS. Der erste obere Schwellenwert TH2 wird vorzugsweise dann angepasst, wenn das Sensorsignal SS über einem Schaltschwellenwert TH1 liegt, wie weiter unten näher beschrieben wird.
– Ein erster unterer Schwellenwert TH3: der erste untere Schwellenwert TH3 ist eine tiefpassgefilterte Repräsentation des Sensorsignals SS. Der erste untere Schwellenwert TH3 wird vorzugsweise dann angepasst, wenn das Sensorsignal SS unterhalb des Schaltschwellenwertes TH1, wie ebenfalls weiter unten näher beschrieben wird.
– Zumindest ein Schaltschwellenwert TH1: der Schaltschwellenwert TH1 kann beispielsweise eine Einschaltschwelle des Sensorsystems darstellen. Die Einschaltschwelle bestimmt letztlich die Empfindlichkeit bzw. Sensitivität des Sensorsystems. Erfindungsgemäß ist der Schaltschwellenwert TH1 bzw. die Einschaltschwelle einstellbar bzw. anpassbar und liegt vorzugsweise immer zwischen dem ersten unteren Schwellenwert TH3 und dem ersten oberen Schwellenwert TH2.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend am Beispiel eines einzustellenden bzw. anzupassenden Schaltschwellenwertes TH1 beschrieben. Erfindungsgemäß können aber auch mehrere unterschiedliche Schaltschwellenwerte eingestellt bzw. angepasst werden. Ebenso ist es möglich, anstelle lediglich eines ersten unteren Schwellenwertes und eines ersten oberen Schwellenwertes weitere untere bzw. obere Schwellenwerte vorzusehen, wie beispielsweise mit Bezug auf 4b beschrieben wird.
Erfindungsgemäß bildet der erste obere Schwellenwert TH2 einen üblicherweise erzielten Maximalpegel des empfangenen Sensorsignals SS ab, während der erste untere Schwellenwert TH3 einen üblicherweise erzielten Minimalpegel des Sensorsignals SS abbildet. Auf diese Weise wird durch den ersten unteren Schwellenwert TH3 und den ersten oberen Schwellenwert TH2 der Dynamikumfang des Sensorsignals SS abgebildet. Von diesem Dynamikumfang bildet die Einschaltschwelle bzw. der Schaltschwellenwert TH1 vorzugsweise immer einen festen Prozentsatz, sodass der Schaltschwellenwert TH1 immer zwischen dem ersten unteren Schwellenwert TH3 und dem ersten oberen Schwellenwert TH2 liegt. Der genannte Prozentsatz kann auch abhängig von dem Dynamikumfang gewählt werden.
Das Anpassen des Schaltschwellenwertes TH1 soll an einem Beispiel verdeutlicht werden:
Fall 1: Ein Benutzer bedient ein elektrisches Handgerät ohne Handschuhe und Schutzhülle. In diesem Fall ist mit sehr hohen Signalhüben des Sensorsignals SS beim Umgreifen des Handgerätes durch eine Hand zu rechnen. Der Schaltschwellenwert TH1 wird entsprechend einer gewünschten Sensitivität eingestellt.
Fall 2: Der Benutzer zieht eine Schutzhülle über das elektrische Handgerät. Weil die das elektrische Handgerät umgreifende Hand nicht mehr so nahe an die Sensorelektroden der Sensoreinrichtung heranreicht (wegen der Schutzhülle), ist der maximal erzielbare Signalhub des Sensorsignals SS weniger hoch als in dem Fall 1. Daher muss die Schaltschwelle bzw. der Schaltschwellenwert TH1 gegenüber Fall 1 abgesenkt werden, sodass der Benutzer das elektrische Handgerät bzw. die Sensoreinrichtung als gleichbleibend sensitiv bzw. empfindlich empfindet.
Anhand der beiden vorstehend gezeigten Fälle wird der zeitliche Verlauf der in 1 gezeigten Größen näher erläutert:
Bei dem in 2 gezeigten zeitlichen Verlauf sind aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit einige Zeitbereiche nicht dargestellt.
Bis zum Zeitpunkt t = 12 wird das Handgerät mit der kapazitiven Sensoreinrichtung fest mit einer Hand ohne Handschuh umgriffen, was zu einem hohen Signalpegel des Sensorsignals SS führt. Weil das empfangene Sensorsignal SS oberhalb des Schaltschwellenwertes TH1 liegt, wird der erste obere Schwellenwert TH2 angepasst. Weil der erste obere Schwellenwert TH2 bereits nahezu identisch zu dem Signalpegel des Sensorsignals SS ist, wird der erste Schwellenwert TH2 nahezu gar nicht angepasst.
Zwischen den Zeitpunkten t = 11 und t = 9 wird ein weniger festes Umgreifen detektiert, etwa weil das Handgerät mit einer Schutzhülle ausgestattet ist oder der Benutzer das Handgerät mit einem Handschuh umgreift. Der Pegel des empfangenen Sensorsignals ist zwar geringer als vor dem Zeitpunkt t = 12, liegt aber immer noch oberhalb des Schaltschwellenwertes TH1. Der erste obere Schwellenwert TH2 wird nunmehr an das neue Maximum des Signalpegels des Sensorsignals SS angepasst. Das Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes TH2 führt wiederum dazu, dass auch der Schaltschwellenwert TH1 angepasst wird bzw. verringert wird. Nach kurzer Zeit sind der erste obere Schwellenwert TH2 und der Schaltschwellenwert TH1 angepasst. Weil der Schaltschwellenwert TH1 verringert wurde, ist das kapazitive Sensorsystem sensitiver als vor dem Zeitpunkt t = 12. Ein Umgreifen des Handgerätes kann so mit der gleichen Sensitivität detektiert werden, auch wenn das Handgerät mit einer Schutzhülle versehen ist oder das Handgerät mit einem Handschuh umgriffen wird.
Zwischen den Zeitpunkten t = 8 und t = 4 liegt das empfangene Sensorsignal SS unterhalb des Schaltschwellenwertes TH1. Dies kann der Fall sein, wenn der Benutzer das Handgerät nur sehr leicht umgreift. Weil das Sensorsignal SS unterhalb des Schaltschwellenwertes TH1 wird der erste untere Schwellenwert TH3 langsam an den Signalpegel des Sensorsignals SS angepasst.
Zwischen dem Zeitpunkt t = 3 und t = 2 wird das Handgerät aus der Hand gegeben und beispielsweise auf einer Holzplatte abgelegt. Das Sensorsignal SS fällt hierbei unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes TH3, sodass eine Anpassung des unteren ersten Schwellenwertes TH3 zu einer Verringerung desselben führt und der erste untere Schwellenwert TH3 an das neue Minimum des Signalpegels des Sensorsignals SS angepasst wird.
Unterhalb dem Zeitpunkt t = 2 wird das elektrische Handgerät wieder mit einer Hand ohne Handschuh fest umgriffen, was dazu führt, dass der Signalpegel des Sensorsignals SS zunächst über einen ersten oberen Schwellenwert TH2 liegt. Dies führt dazu, dass der erste obere Schwellenwert TH2 an dem neuen Signalpegel des Sensorsignals SS angepasst wird, d.h. erhöht wird. Aufgrund des neuen bzw. erhöhten ersten oberen Schwellenwertes TH2 erhöht sich auch der Schaltschwellenwert TH1, was zu einem weniger sensitiven bzw. weniger empfindlichen Sensorsystem führt, wobei für den Benutzer erfindungsgemäß hinsichtlich der Empfindlichkeit kein Unterschied feststellbar ist.
Um eine optimale Einstellung bzw. Anpassung des Schaltschwellenwertes TH1 zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, die Anstiegszeiten und die Abfallzeiten des ersten oberen Schwellenwertes TH2 bzw. des ersten unteren Schwellenwertes TH3 getrennt einzustellen. Der erste obere Schwellenwert und der erste untere Schwellenwert unterscheiden sich dadurch bezüglich ihrer Charakteristik.
Das Anpassen des ersten unteren Schwellenwertes TH3 erfolgt vorzugsweise wie folgt:
Der untere Schwellenwert TH3 bildet vorzugsweise das Sensorsignal SS ab, wenn das elektrische Handgerät nicht von einer Hand umgriffen wird. Weil sich der Signalpegel des Sensorsignals SS bei einem nicht umgriffenen Handgerät kaum ändert, ist es vorteilhaft, den ersten unteren Schwellenwert TH3 langsamer anzupassen als den ersten oberen Schwellenwert TH2. Da ein Anstieg des ersten unteren Schwellenwertes TH3 in den meisten Fällen durch menschlichen Einfluss zustande kommt, weil das Gerät etwa sehr locker in bzw. auf der Hand liegt, der menschlichen Einfluss aber unerwünscht ist, soll der erste untere Schwellenwert TH3 nur sehr langsam ansteigen bzw. nur sehr langsam an das Minimum des Signalpegels des Sensorsignals SS angepasst werden. Umgekehrt ist es vorteilhaft, wenn der erste untere Schwellenwert TH3 schneller abfällt als ansteigt, weil, falls der ungewünschte Anstieg des ersten unteren Schwellenwertes TH3 stattgefunden hat, der erste untere Schwellenwert TH3 schnell wieder auf den ursprünglichen Wert abfallen soll.
Für das Einstellen bzw. Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes TH2 ist folgende Vorgehensweise vorteilhaft:
Der erste obere Schwellenwert TH2 bildet vorzugsweise den Maximalpegel des Sensorsignals SS ab, welcher erreicht wird, wenn das elektrische Handgerät von einer Hand umgriffen wird. Da dieser Maximalpegel des Sensorsignals SS abhängig von den Umgebungsbedingungen (Handgerät mit oder ohne Schutzhülle, Umgreifen des Handgerätes mit oder ohne Handschuhe, Handgröße, Stärke, mit der das Handgerät umgriffen wird) unterschiedlich ist, ist es vorteilhaft, wenn der erste obere Schwellenwert TH2 zügig an den aktuell erzielbaren Maximalpegel des Sensorsignals SS angepasst wird. Hierbei ist es wiederum vorteilhaft, wenn der Anstieg des ersten oberen Schwellenwertes TH2 schneller geschieht als ein Absenken desselben. Das Absenken des ersten oberen Schwellenwertes TH2 soll deshalb langsamer geschehen, um den Einfluss eines lose in der Hand liegenden elektrischen Gerätes zu reduzieren. Das „lose in der Hand liegen“ kann gleichgesetzt werden mit einem Nutzer des Handgerätes, der versucht, bewusst die Charakteristik des Sensorsystems zu verändern bzw. zu beeinflussen.
Vorstehend sind vorteilhafte Varianten für das Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes TH2 und des ersten unteren Schwellenwertes TH3 vorgeschlagen worden. Selbstverständlich können auch andere Varianten zur Anpassung verwendet werden. Insbesondere ist es auch möglich, dass die Anstiegszeiten und die Abfallzeiten des ersten oberen Schwellenwertes TH2 und des ersten unteren Schwellenwertes TH3 identisch gewählt werden.
Weil erfindungsgemäß keine hardwareseitigen Anpassungen der Sensorsysteme notwendig ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorssystems mit unterschiedlichen Sensorsystemen, insbesondere mit unterschiedlichen kapazitiven Sensorsystemen kombiniert werden.
2a–2c zeigen drei mögliche Varianten eines kapazitiven Sensorsystems, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zum Anpassen der Sensivität des Sensorsystems angewandt bzw. implementiert werden kann.
Das in 2a gezeigte kapazitive Sensorsystem umfasst drei Elektroden EL1, EL2 und EL3, wovon zwei Elektroden EL2 und EL3 eng benachbart zueinander angeordnet sind. Die Elektroden EL2 und EL3 weisen daher eine gewisse Grundkoppelung auf. Die Elektrode EL1 ist entfernt von den EL2 und EL3 angeordnet, sodass die Grundkoppelung zwischen der Elektrode EL1 und den Elektroden EL2, EL3 vernachlässigbar klein ist. Die Elektrode EL1 wird mit einem ersten Generatorsignal beaufschlagt, welches von einem ersten Signalgenerator G1 bereitgestellt wird. Die Elektrode EL2 wird mit einem zweiten Generatorsignal beaufschlagt, welches von einem zweiten Signalgenerator G2 bereitgestellt wird.
Sofern mit dem in 2a gezeigten Sensorsystem ein Umgreifen eines Handgerätes detektiert werden soll ist das zweite Generatorsignal vorzugsweise gleichphasig zu dem ersten Generatorsignal. Falls eine Annäherung einer Hand detektiert werden soll ist das zweite Generatorsignal vorzugsweise phasenverschoben, insbesondere gegenphasig zum ersten Generatorsignal.
2b zeigt ein kapazitives Sensorssystem mit zwei Sensorelektroden EL1 und EL2. In Abhängigkeit des zu verwendenden Sensorverfahrens können die Elektroden eng zueinander oder weiter entfernt voneinander angeordnet sein. Die erste Elektrode EL1 wird als Sendelektrode betrieben, wobei diese Elektrode mit einem Signalgenerator gekoppelt ist, zur Beaufschlagung der ersten Elektrode EL1 mit einem Generatorsignal. Die Elektrode EL2 wird als Empfängerelektrode betrieben, in welche das an der Sendeelektrode EL1 emittierte elektrische Wechselfeld einkoppelt.
2c zeigt einen kapazitiven Sensor mit lediglich einer Sensorelektrode EL1. Dieses Sensorsystem wird auch als "Loading-Sensorsystem" bezeichnet, welches angepasst ist, die kapazitive Belastung an der Sensorelektrode EL1 zu detektieren. Die Sensorelektrode EL1 ist hier gleichzeitig Sendelektrode und Empfangselektrode.
Bei allen drei in 2a–2c gezeigten Sensorsystemen wird an der Empfangselektrode ein elektrisches Signal abgegriffen und einer Verstärkereinrichtung E1 zugeführt. Das von der Verstärkereinrichtung E1 bereitgestellte Signal wird mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers A/D abgetastet bzw. digitalisiert. Das abgetastete bzw. digitalisierte Signal wird einer Schwellenwertberechnung und ggf. einer Signalauswertung zugeführt. Die Schwellenwertberechnung wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt, wie nachfolgend mit Bezug auf 3 näher erläutert.
Bei den in 2a–2c gezeigten kapazitiven Sensorsystemen erfolgt die Schwellenwertberechnung nach einer Analog-Digital-Wandlung. Selbstverständlich kann die Schwellenschwertberechnung auch analog realisiert werden.
3 zeigt ein Block- bzw. Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen der Sensivität eines Sensorsystems.
Die Verfahrensschritte werden nach jeder Messung, die mit einer Wiederholrate von etwa 5 bis 20 Hz durchgeführt wird, ausgeführt. Die Verfahrensschritte können in einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung aber auch nach einer vorbestimmten Anzahl von durchgeführten Messungen ausgeführt werden, so dass der Stromverbrauch etwa eines elektrischen Handgerätes reduziert werden kann.
Am Anfang des Verfahrens wird mit den beiden ersten Schritte S10 und S20 eine Startbedingung überprüft, wobei die Startbedingung in dem ersten Schritt S10 angepasst und in dem zweiten Schritt S20 ausgewertet wird. Beispielhaft kann die Startbedingung einen Zählerwert umfassen, welcher erreicht werden muss, damit die nachfolgenden Schritte S30–S110 des Verfahrens zur Ausführung gebracht werden. Bei Verwendung eines Zählerwertes wird nach dem Start des Verfahrens in dem Schritt S10 ein Zähler inkrementiert und in dem Schritt S20 geprüft, ob der Zählerwert einen vorbestimmten Endwert erreicht hat.
Hat der Zählerwert den vorbestimmten Endwert noch nicht erreicht endet das Verfahren. Das Verfahren wird dann nach der nächsten Messung von neuem gestartet. Der inkrementierte Zählerwert wird in einer Speichereinrichtung abgespeichert, sodass dieser bei dem nächsten Start des erfindungsgemäßen Verfahrens wieder zur Verfügung steht.
Hat der Zähler den vorbestimmten Endwert erreicht wird das Verfahren mit dem Schritt S30 fortgesetzt, in dem der Zähler auf seinen Ursprungswert zurückgesetzt wird. Das Vorsehen der Verfahrensschritte S10 und S20 hat den Vorteil, dass nach jeder Messwertaufnahme bzw. nach jeder Messung nicht das gesamte Verfahren durchlaufen wird, sodass die durchschnittliche Wach-Zeit des das Verfahren ausführenden Mikrocontrollers möglichst gering ist. Dies ist insbesondere bei batterie- bzw. akkubetriebenen Geräten von außerordentlicher Wichtigkeit, weil lange Wach-Zeiten des Mikrocontrollers den Stromverbrauch unnötig in die Höhe treiben. Beispielsweise benötigt ein MSP430-Mikrocontrollers im aufgeweckten Zustand etwa 3 mA, während ein kapazitives Sensorssystem, welches zur Annäherungsdetektion vorgesehen ist, eine durchschnittliche Stromaufnahme von vorzugsweise im unteren µA-Bereich aufweisen sollte. Sofern der Stromverbrauch nur eine untergeordnete Rolle spielt, kann das Verfahren auch ohne die Schritte S10, S20 und S30 zur Ausführung gebracht werden.
In dem nachfolgenden Schritt S40 wird überprüft, ob es sich beim aktuellen Durchlauf des Verfahrens um den ersten Durchlauf nach dem Systemsstart handelt. Ist dies der Fall, wird das Verfahren mit dem Verfahrensschritt S50 fortgesetzt, wobei der obere Schwellenwert TH2 und der untere Schwellenwert TH3 jeweils auf einem vorbestimmten Initialwert gesetzt werden. Der Schaltschwellenwert TH1 wird in dem Schritt S110 gesetzt, und muss in dem Schritt S50 nicht zusätzlich initialisiert werden.
Nach der Initialisierung des unteren bzw. oberen Schwellenwertes oder wenn es sich bei dem aktuellen Verfahrensdurchlauf nicht um den ersten Verfahrensdurchlauf handelt wird das Verfahren mit dem Schritt S60 fortgesetzt. In dem Schritt S60 wird nun geprüft, ob das Sensorsignal bzw. das Messsignal unterhalb oder oberhalb des Schaltschwellenwertes liegt. Liegt das Messsignal unter dem Schaltschwellenwert, wird das Verfahren mit dem Schritt S70 fortgeführt. Anderenfalls wird das Verfahren mit dem Schritt 80 fortgeführt.
In dem Schritt S70 wird der untere Schwellenwert TH3 anpasst, mit dem Schritt S80 wird der obere Schwellenwert TH2 angepasst. Die Unterscheidung S60, ob das Messsignal unterhalb oder oberhalb des Schaltschwellenwertes liegt dient im Wesentlichen dazu, dass die Änderung der Sensitivität bzw. der Empfindlichkeit des Sensorssystems jeweils nur dann durchgeführt wird, wenn dies durch den entsprechenden Einfluss (bedingt etwa durch eine kapazitiven Umgebungsbedingung) gerechtfertigt ist.
Wie mit Bezug auf 1 erläutert, wird etwa der obere Schwellenwert nur dann angepasst, wenn das Messsignal oberhalb des Schaltschwellenwertes liegt. Wie ebenfalls mit Bezug auf 1 erläutert, soll der obere Schwellenwert TH2 das aktuelle Maximum des Signalpegels und der untere Schwellenwert TH3 das aktuelle Minimum des Signalpegels abbilden. Daher ist es vorteilhaft, den oberen Schwellenwert TH3 nur dann anzupassen, wenn der Pegel des Messsignals dem erzielbaren Maximum des Messsignals nahe ist, d.h. sich oberhalb des Schaltschwellenwertes TH1 befindet. Umgekehrt ist es daher sinnvoll, den unteren Schwellenwert TH3 nur dann anzupassen, wenn der Pegel des Messsignals dem erzielbaren Minimum nahe ist, d.h. sich unterhalb des Schaltschwellenwerts TH1 befindet.
Vorstehend ist als Entscheidungskriterium in dem Schritt S60 der Schaltschwellenwert TH1 verwendet worden. Es ist aber auch möglich, ein anderes Entscheidungskriterium anstelle des Schaltschwellenwertes TH1 zu verwenden
In dem Schritt S70 kommen mehrere Unterschritte S71, S72 und S73 zur Ausführung, bevor das Verfahren mit dem Schritt S90 fortgesetzt wird. Zunächst wird in dem Schritt S71 geprüft, ob das Messsignal bzw. Sensorsignal oberhalb des unteren Schwellenwertes TH3 liegt. Ist dies der Fall wird in dem Schritt S73 der untere Schwellenschwert TH3 erhöht, sodass sich der untere Schwellenwert dem Minimum des Signalpegels annähert. Anderenfalls, wenn also das Messsignal bzw. Sensorsignal unterhalb des unteren Schwellenwertes TH3 liegt, wird der untere Schwellenwert TH3 verringert, sodass sich auch in diesem Fall der untere Schwellenwert TH3 an das Minimum des Signalpegels des Sensorsignals annähert.
In dem Schritt S80, welcher die Unterschritte, S81, S82 und S83 umfasst, wird der obere Schwellenwert TH2 angepasst, falls in dem Schritt S60 festgestellt worden ist, dass sich das Messsignal oberhalb des Schaltschwellenwertes TH1 befindet. Zunächst wird dabei in dem Schritt S81 geprüft, ob das Messsignal bzw. Sensorsignal oberhalb des oberen Schwellenwertes TH2 liegt. Ist dies der Fall, wird der obere Schwellenwert TH2 erhöht, sodass sich der obere Schwellenwert TH2 dem Maximalpegel des Sensorsignals annähert. Anderenfalls, wenn also das Sensorsignal unterhalb des oberen Schwellenwertes TH2 liegt, wird der obere Schwellenschwert TH2 verringert, sodass sich auch in diesem Fall der obere Schwellenwert TH2 dem Maximalpegel des Sensorssignals annähert.
Mit den Schritten S70 und S80 nähern sich also der obere Schwellenwert TH2 und der untere Schwellenwert TH3 langsam an den Maximalpegel bzw. Minimalpegel des Sensorsignals an. Wie bereits mit Bezug auf 1 erläutert, ist es vorteilhaft, die Anstiegszeiten bzw. Abfallzeiten des oberen bzw. unteren Schwellenwertes separat einzustellen. Durch das Einstellen der entsprechenden Anstiegszeiten bzw. Abfallzeiten wird bewirkt, dass sich der obere bzw. untere Schwellenwert mit einer bestimmten Verzögerung dem Maximalpegel bzw. Minimalpegel des Sensorsignals annähern.
Eine entsprechende Verzögerung ist deshalb vorteilhaft, weil ein sehr schnell nachfolgender oberer Schwellenwert bzw. unterer Schwellenwert dazu führt, dass sich auch der Schaltschwellenwert ständig verändert, was dazu führen kann, dass sich das elektrische Handgerät hinsichtlich der Sensivität in sehr kurzen Zeitabständen sehr unterschiedlich verhalten kann. Größere Verzögerungen haben zwar den Vorteil, dass ein einheitlicher Eindruck hinsichtlich Sensitivität des Sensors gewährleistet wird. Zu große Verzögerungen haben allerdings den Nachteil, dass sich das kapazitive Sensorsystem nur sehr langsam an sich verändernde Umgebungsbedingungen einstellt. Die Verzögerungen sollten daher insbesondere in Abhängigkeit an die konkreten Anforderungen an das Einschwingverhalten entsprechend eingestellt werden.
Zum Einstellen der Verzögerung können z.B. die beiden nachfolgend genannten Maßnahmen vorgesehen sein:

1. Zeitdiskretes Tiefpassfilter erster Ordnung: Hier kann die Differenz aus dem Messsignal und dem jeweiligen Schwellenwert bestimmt und gewichtet werden. Die gewichtete Differenz kann dann zum jeweiligen Schwellenwert addiert werden, wenn das Messsignal oberhalb des entsprechenden Schwellenwertes liegt, oder von dem entsprechenden Schwellenschwert subtrahiert werden, wenn das Messsignal unterhalb des entsprechenden Schwellenwertes liegt.
2. Zeitdiskreter, nicht linearer Integrator: Hiermit kann eine Konstante zu dem jeweiligen Schwellenwert addiert werden, wenn das Messsignal oberhalb des jeweiligen Schwellenwertes liegt, oder eine Konstante von dem jeweiligen Schwellenwert subtrahiert werden, wenn das Messsignal unterhalb des jeweiligen Schwellenwertes liegt.

Das zeitdiskrete Tiefpassfilter erster Ordnung ist im Allgemeinen exakter bei kleinen Zeitkonstanten, während der zeitdiskrete, nicht lineare Integrator bei großen Zeitkonstanten exakter ist. Unabhängig davon ist die zweite Variante, d.h. ein zeitdiskreter, nicht lineare Integrator hinsichtlich der Größe des Programmcodes als auch der Verarbeitungszeit vorteilhaft, was insbesondere bei batterie- bzw. akkumulatorbetriebenen Geräten von Vorteil ist, wenn auf den Stromverbrauch Rücksicht genommen werden muss.
Bei Störeinflüssen bzw. bei Störsignalen, welche detektiert werden können, kann es vorteilhaft sein, die Schritte S70 bzw. S80 nicht auszuführen oder nicht in jedem Fall auszuführen. Dadurch wird vermieden, dass es zu einer aufgrund von Störeinflüssen bedingten Anpassung der Schwellenwerte kommt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, das Messsignal um die Störsignale zu bereinigen, bevor die Schritte S70 bzw. S80 durchgeführt werden.
Nachdem in dem Schritt S70 der untere Schwellenwert bzw. in dem Schritt S80 der obere Schwellenwert angepasst worden ist, wird das Verfahren in dem Schritt S90 fortgesetzt. In dem Schritt S90 wird geprüft, ob der durch den oberen Schwellenwert TH2 und den unteren Schwellen TH3 beschriebene Dynamikumfang des Messsignals einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet. Dies kann etwa dadurch bewerkstelligt werden, in dem geprüft wird, ob die Differenz aus dem oberen Schwellenwert und dem unteren Schwellenwert einen vorbestimmten Minimalwert unterschreitet.
Unterschreitet der durch den oberen Schwellenwert und den unteren Schwellenwert definierte Dynamikumfang einen vorbestimmten Minimalwert, dann wird der durch den vorbestimmten Minimalwert definierte minimale Dynamikumfang in dem Schritt S100 wiederhergestellt. In einer Ausgestaltung der Erfindung kann dies dadurch erfolgen, indem der obere Schwellenwert dem unteren Schwellenschwert plus dem Minimalwert entspricht. Damit wird gewährleistet, dass zwischen dem unteren und dem oberen Schwellenwert immer ein vorbestimmter minimaler Abstand vorhanden ist.
Durch dieses Vorgehen wird eine maximale Sensivität des Sensorsystems definiert, die nicht überschritten werden kann. Ohne diese Maßnahme wäre es möglich, den Schaltschwellenwert sehr nahe bis an den unteren Schwellenwert herabzusenken. In diesem Fall könnte der Schaltschwellenwert auch dann überschritten werden, wenn das elektrische Gerät mit der kapazitiven Sensoreinrichtung nur auf einem Tisch liegt und nicht von einer Hand umgriffen wird. Durch den einzuhaltenden Minimalabstand zwischen dem unteren Schwellenwert und dem oberen Schwellenwerts kann also der Schaltschwellenwert nur auf ein vorbestimmtes Maß absinken. Fehlauslösungen aufgrund einer zu hohen Sensitivität des Sensorsystems können auf diese Weise effizient vermieden werden.
In dem letzten Schritt S110 wird schließlich der Schaltschwellenwert angepasst. Das Anpassen des Schaltschwellenwertes kann nach folgender Vorschrift vorgenommen werden:
Schaltschwellenwert = unterer Schwellenwert + (oberer Schwellenwert – unterer Schwellenwert)·Sensitivitätsparameter.
Der Sensitivitätsparameter wird aus dem Wertbereich zwischen 0 und 1 ausgewählt, wobei größere Werte das Sensorsystem weniger sensitiv machen, weil ein höherer Signalpegel des Messsignals notwendig ist, um den Schaltschwellenwert zu überschreiten.
Zusätzlich zu den mit Bezug auf 3 beschriebenen Verfahren können noch weitere Maßnahmen vorgesehen bzw. implementiert werden. Wie im Bezug auf 1 erläutert, beschreiben der obere Schwellenwert und der untere Schwellenwert das aktuell erzielbare obere Extremum bzw. das aktuell erzielbare untere Extremum des Dynamikumfanges des Sensorsignals. Dabei ist es vorteilhaft, wenn in die Anpassung bzw. Änderung des oberen Schwellenwertes bzw. des unteren Schwellenwertes auch nur die entsprechenden Extremwerte einfließen. Prinzipiell ist aber eine Beurteilung des aktuellen Signalpegels hinsichtlich dessen nicht möglich, ob es sich aktuell um einen Maximal- oder Minimalwert handelt. Unter Zuhilfenahme geeigneter Strategien lässt sich aber feststellen, ob es sich bei dem jeweiligen Signalpegel um einen wahrscheinlichen Extremwert handelt.
Die im Folgenden vorgeschlagenen zusätzlichen Maßnahmen beruhen auf dem üblichen Verhalten des kapazitiven Sensors. Üblicherweise ändert sich beispielsweise das Messsignal bzw. Sensorsignal während des Umgreifens etwa eines Handgerätes und ist dann auf dem erzielbaren Extremwert über eine gewisse Zeit nahezu konstant. Aus diesem Verhalten lassen sich folgende Strategien ableiten:

1. Die entsprechenden Schwellenwerte werden erst dann angepasst, wenn eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Messpunkte aus dem Sensorsignal einen im Wesentlichen gleichbleibenden Messwert aufweisen. Daraus kann geschlossen werden, dass der Vorgang des Umgreifens des Handgerätes abgeschlossen ist und nunmehr ein konstanter Extremwert vorliegt.
2. Wenn eine Signaländerung des Sensorsignals, welches etwa durch Umgreifen oder Loslassen des Handgerätes mit dem Sensorsystem bewirkt wird, festgestellt wird, so wird das Anpassen des entsprechenden Schwellenwertes für eine vorbestimmte Zeit ausgesetzt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise der Übergangszeitraum, in dem die Signalveränderung stattfindet, aus der Schwellenwertanpassung ausgenommen.

Beide vorstehend beschriebenen zusätzlichen Maßnahmen können als zusätzliche Abfrageschritte in dem Schritt S70 bzw. S80 realisiert bzw. implementiert werden.
Ferner kann es vorteilhaft sein, die vorstehend beschriebenen zusätzlichen Maßnahmen zusätzlich oder alternativ zu der Abfrage des Zählerwertes in dem Schritt S20 zu realisieren bzw. implementieren
4 zeigt drei Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung der Sensitivität eines Sensorsystems.
4(a) entspricht dem mit Bezug auf 3 beschriebenen Verfahren mit einem Schaltschwellenwert TH1, einen oberen Schwellenwert TH2 und einem unteren Schwellenwert TH3. Befindet sich das Sensorsignal bzw. Messsignal in dem Bereich UA zwischen dem Schaltschwellenwert TH1 und dem oberen Schwellenschwert TH2, wird der obere Schwellenwert TH2 angepasst. Befindet sich das Sensorsignal bzw. Messsignal im Bereich LA zwischen dem Schaltschwellenwert TH1 und dem unteren Schwellenwert TH3, wird der untere TH3 angepasst.
4(b) zeigt eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem zusätzlich zu dem oberen Schwellenwert TH2 und dem unteren Schwellenwert TH3 ein zweiter oberer Schwellenwert TH2.2 und ein zweiter unterer Schwellenwert TH3.2 vorgesehen sind. Der zweite obere Schwellenwert TH2.2 liegt unterhalb des oberen Schwellenwerts TH2. Der zweite untere Schwellenwert TH3.2 liegt oberhalb des unteren Schwellenwert TH3.
Bei der in 4(b) gezeigten Variante wird der untere Schwellenwert TH3 nur dann angepasst, wenn sich das Messsignal bzw. das Sensorsignal in dem Bereich zwischen dem unteren Schwellenwert TH3 und dem zweiten unteren Schwellenwert TH3.2 befindet. Entsprechend wird auch der obere Schwellenwert TH2 nur dann angepasst, wenn sich das Sensorsignal in dem Bereich zwischen dem oberen Schwellenwert TH2 und dem zweiten oberen Schwellenwert TH2.2 befindet. Selbstverständlich müssen beim Anpassen sowohl des unteren Schwellenwertes TH3 als auch des oberen Schwellenwertes TH2 auch die entsprechenden zweiten Schwellenwerte, nämlich der zweite untere Schwellenwert TH3.2 und der zweite obere Schwellenwert TH2.2 entsprechend angepasst werden.
Der Abstand zwischen dem unteren Schwellenwert TH3 und dem zweiten unteren Schwellenwert TH3.2 kann in Abhängigkeit des Abstandes von dem unteren Schwellenwert TH3 zu dem Teilschwellenwert TH1 gewählt werden. Beispielsweise kann der Abstand zwischen dem Schwellenwert TH3 und TH3.2. bzw. TH2 und TH2.2. bei einem größeren Abstand des entsprechenden Schwellenwertes TH3 bzw. TH2 zu dem Schallschwellenwert TH1 größer gewählt werden als bei einem kleinen Abstand zu dem Schallschwellenwert TH1.
In 4(c) ist eine besondere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, bei dem lediglich der untere Schwellenwert TH3 angepasst wird, wobei der obere Schwellenwert TH2 unterhalb des Schaltschwellenwertes TH1 liegt und damit zusammen mit dem unteren Schwellenwert TH3 einen Bereich bilden kann, wobei der unteren Schwellenwert TH3 nur dann angepasst wird, wenn sich das Sensorsignal in diesem Bereich befindet. Da bei dem in 4(c) gezeigten Verfahren nur die Information zählt, wann das Handgerät nicht umgriffen ist, kann das in 4(c) gezeigte Verfahren insbesondere zur Kompensation von Fertigungsschwankungen eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet im Einzelnen insbesondere folgende Vorteile:

– Ausgleich der durch Fertigungsschwankungen, Alterung oder dergleichen bedingten unterschiedlichen Empfangssignalstärken. Diese können durch einen sich entsprechend anpassenden Schwellenwert kompensiert werden.
– Ausgleich bestimmter Umwelteinflüsse, etwa Feuchtigkeit, Schmutz oder Temperatur. Auch hier passt sich der Schallschwellenwert entsprechend des erzielbaren maximalen Signalhubs an.
– Ausgleich von Gerätemodifikationen durch den Benutzer, etwa wenn ein elektrisches Handgerät mit einer Schutzhülle versehen wird.
– Ausgleich von weiteren Veränderungen in der Umgebung des Handgerätes, etwa wenn ein Benutzer Handschuhe trägt.
– Ausgleich verschieden großer Hände, etwa Hand eines Kindes oder eines Erwachsenen.

Das vorstehend genannte elektrische Handgerät kann etwa ein Smartphone, ein Mobilfunkgerät, eine Computermaus, eine Gerätefernbedienung, eine Digitalkamera, ein Game-Controller, ein mobiler Kleincomputer, ein Tablet-PC, ein Diktiergerät, ein Mediaplayer, oder dergleichen sein.

Claims

Verfahren zum Anpassen der Sensitivität eines Sensorsystems, insbesondere eines kapazitiven Sensorsystems, welches ein Sensorsignal (SS) bereitstellt, wobei – ein erster unterer Schwellenwert (TH3) angepasst wird (S70), falls das Sensorsignal (SS) ein erstes Schaltschwellenkriterium erfüllt, – ein erster oberer Schwellenwert (TH2) angepasst wird (S80), falls das Sensorsignal (SS) ein zweites Schaltschwellenkriterium erfüllt, und – zumindest ein Schaltschwellenwert (TH1) angepasst wird (S110), derart, dass der Schaltschwellenwert (TH1) einen vorbestimmten ersten Abstand zum ersten oberen Schwellenwert (TH2) und/oder einen vorbestimmten zweiten Abstand zum ersten unteren Schwellenwert (TH3) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Schaltschwellenkriterium erfüllt ist, wenn das Sensorsignal (SS) unterhalb des Schaltschwellenwertes (TH1) liegt, und das zweite Schaltschwellenkriterium erfüllt ist, wenn das Sensorsignal (SS) oberhalb des Schaltschwellenwertes (TH1) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schaltschwellenwert (TH1) derart angepasst wird, dass der Schaltschwellenwert (TH1) betragsmäßig kleiner als der erste obere Schwellenwert (TH2) und betragsmäßig größer als der erste untere Schwellenwert (TH3) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – beim Anpassen (S70) des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) überprüft wird (S71), ob das Sensorsignal (SS) oberhalb oder unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) liegt, – der Wert des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) verringert wird (S73), falls das Sensorsignal (SS) unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) liegt, und – der Wert des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) erhöht wird (S72), falls das Sensorsignal (SS) oberhalb des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) liegt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei beim Anpassen (S70) des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) zusätzlich überprüft wird, ob das Sensorsignal (SS) unterhalb eines zweiten unteren Schwellenwertes (TH3.2) liegt, und wobei der Wert des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) verringert oder erhöht wird, wenn das Sensorsignal (SS) zusätzlich unterhalb des zweiten unteren Schwellenwertes (TH3.2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei – ein vorbestimmter erster Korrekturwert ermittelt wird, – der erste Korrekturwert vom ersten unteren Schwellenwert (TH3) subtrahiert wird, falls das Sensorsignal (SS) unterhalb des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) liegt, und – der erste Korrekturwert zum ersten unteren Schwellenwert (TH3) addiert wird, falls das Sensorsignal (SS) oberhalb des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – beim Anpassen (S80) des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) überprüft wird (S81), ob das Sensorsignal (SS) oberhalb oder unterhalb des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) liegt, – der Wert des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) verringert wird (S83), falls das Sensorsignal (SS) unterhalb des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) liegt, und – der Wert des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) erhöht wird (S82), falls das Sensorsignal (SS) oberhalb des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei beim Anpassen (S70) des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) zusätzlich überprüft wird, ob das Sensorsignal (SS) oberhalb eines zweiten oberen Schwellenwertes (TH2.2) liegt, und wobei der Wert des ersten oberen Schwellenwertes (TH3) verringert oder erhöht wird, wenn das Sensorsignal (SS) zusätzlich oberhalb des zweiten oberen Schwellenwertes (TH2.2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei – ein vorbestimmter zweiter Korrekturwert ermittelt wird, – der zweite Korrekturwert vom ersten oberen Schwellenwert (TH2) subtrahiert wird, falls das Sensorsignal (SS) unterhalb des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) liegt, und – der zweite Korrekturwert zum ersten oberen Schwellenwert (TH2) addiert wird, falls das Sensorsignal (SS) oberhalb des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der erste Korrekturwert und / oder der zweite Korrekturwert zumindest eines aus Differenz zwischen Sensorsignal (SS) und erster oberer Schwellenwert (TH2), Differenz zwischen Sensorsignal (SS) und erster unterer Schwellenwert (TH3), gewichtete Differenz zwischen Sensorsignal (SS) und erster oberer Schwellenwert (TH2), gewichtete Differenz zwischen Sensorsignal (SS) und erster unterer Schwellenwert (TH3), und konstanter Wert, umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Anpassen des ersten oberen Schwellenwertes (TH2) und / oder des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) und vor dem Anpassen des Schaltschwellenwertes (TH1) überprüft wird (S90), ob die Differenz zwischen dem ersten oberen Schwellenwert (TH2) und dem ersten unteren Schwellenwert (TH3) oder die Differenz zwischen dem zweiten oberen Schwellenwert (TH2.2) und dem zweiten unteren Schwellenwert (TH3.2) betragsmäßig größer oder kleiner ist als ein vorbestimmter Minimalwert, und eine Schwellenwertanpassung (S100) durchgeführt wird, falls die Differenz betragsmäßig kleiner ist als der vorbestimmte Minimalwert.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei bei der Schwellenwertanpassung (S100) der erste obere Schwellenwert (TH2) auf den Wert der Summe des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) und der betragsmäßigen Differenz gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Überprüfen (S60) des Sensorsignals (SS) eine Startbedingung überprüft wird (S20) und das Verfahren abgebrochen wird, falls die Startbedingung nicht erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei vor dem Überprüfen (S20) der Startbedingung die Startbedingung angepasst wird (S10) und wobei nach dem Überprüfen (S20) der Startbedingung die Startbedingung auf einen Initialwert gesetzt wird (S30).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Überprüfen (S60) des Sensorsignals (SS) der erste obere Schwellenwert (TH2) und der erste untere Schwellenwert (TH3) jeweils auf einen vorbestimmten Initialwert gesetzt werden (S60), falls ein vorbestimmtes Initialkriterium erfüllt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schaltschwellenwert (TH1) gemäß der Vorschrift Schaltschwellenwert = erster unterer Schwellenwert + (erster oberer Schwellenwert – erster unterer Schwellenwert)·Sensitivitätsparameter angepasst wird, wobei der Sensitivitätsparameter vorzugsweise zwischen 0 und 1 liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Anpassen (S70; S80) des ersten unteren Schwellenwertes (TH3) und / oder des ersten oberen Schwellenwertes (TH3) jeweils ein vorbestimmtes Anpassungskriterium ermittelt wird, wobei die ersten Schwellenwerte (TH2, TH3) nur dann angepasst werden, wenn das jeweilige Anpassungskriterium erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Anpassungskriterium zumindest eines aus – eine vorbestimmte Anzahl aufeinanderfolgender Messpunkte aus dem Sensorsignals (SS) weisen einen im Wesentlichen gleichbleibenden Messwert auf, und – nach einer, vorzugsweise sprunghaften Änderung des Sensorsignals (SS) ist ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das erste Schaltschwellenkriterium und das zweite Schaltschwellenkriterium erfüllt sind, wenn das Sensorsignal (SS) unterhalb des oberen Schwellenwertes (TH2) liegt.