DE102011056226A1 - Sensorsystem sowie Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit eines Sensorsystems - Google Patents

Sensorsystem sowie Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit eines Sensorsystems Download PDF

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Abstract

Bereit gestellt wird ein Sensorsystem aufweisend eine erste Sensoreinrichtung und eine zweite kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Bewegung des Objektes relativ zu einer Detektionsfläche, wobei das Sensorsystem in einem ersten Betriebsmodus und in einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist, wobei das Sensorsystem von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschaltbar ist, wobei die zweite kapazitive Sensoreinrichtung eine Anzahl zweiter Sensorelektroden umfasst, und wobei in dem Sensorsystem zumindest in dem zweiten Betriebsmodus zumindest ein mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential verbindbarer Signalpfad vorgesehen ist, welcher parallel zu einer parasitären Kapazität der ersten Sensoreinrichtung liegt. Bereit gestellt wird ferner ein Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit einer zweiten kapazitiven Sensoreinrichtung zur Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zu einer Detektionsfläche, wobei die zweite kapazitive Sensoreinrichtung Teil eines erfindungsgemäßen Sensorsystems ist, wobei zumindest in dem zweiten Betriebsmodus in dem Sensorsystem zumindest ein Signalpfad mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential verbunden wird, wobei der Signalpfad parallel zur parasitären Kapazität der ersten Sensoreinrichtung liegt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem sowie ein Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit eines erfindungsgemäßen Sensorsystems. Ferner betrifft die Erfindung eine kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung einer Detektionsfläche durch ein Objekt, welche ausgestaltet ist, die Einschwingzeit einer weiteren kapazitiven Sensoreinrichtung in einem erfindungsgemäßen Sensorsystem zu reduzieren.
  • Stand der Technik und Hintergrund der Erfindung
  • Aus dem Stand der Technik sind kapazitive Sensoreinrichtungen zur Detektion einer Berührung einer Detektionsfläche durch ein Objekt bekannt. Derartige Sensoreinrichtungen werden auch als kapazitive Berührungssensoren bezeichnet. Ferner sind aus dem Stand der Technik kapazitive Sensoreinrichtungen zur Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zu einer Detektionsfläche bekannt. Diese Sensoreinrichtungen werden auch als kapazitive Bewegungssensoren bezeichnet. Mit den kapazitiven Berührungssensoren können Berührungen einer Detektionsfläche, etwa durch einen Finger, detektiert werden, während mit kapazitiven Bewegungssensoren Bewegungen eines Fingers relativ zu einer Detektionsfläche und in einem bestimmten Abstand zur Detektionsfläche detektiert werden können.
  • Hierbei besteht der Wunsch, an einer Detektionsfläche sowohl Berührungen durch einen Finger als auch Bewegungen des Fingers vor der Detektionsfläche relativ zur Detektionsfläche zu detektieren. Hierfür kann eine Sensoreinrichtung vorgesehen sein, welche sowohl einen kapazitiven Berührungssensor als auch einen kapazitiven Bewegungssensor umfasst. Der kapazitive Berührungssensor und der kapazitive Bewegungssensor weisen jeweils eine Anzahl von Sensorelektroden auf, mit denen eine Berührung bzw. eine Bewegung erfasst wird. Die Sensorelektroden des Berührungssensors und des Bewegungssensors werden so relativ zur Detektionsfläche angeordnet, dass in einem bestimmten Bereich der Detektionsfläche, vorzugsweise im gesamten Bereich der Detektionsfläche sowohl eine Berührung der Detektionsfläche als auch eine Bewegung relativ zur Detektionsfläche detektierbar sind.
  • Um sowohl eine Berührung als auch eine Bewegung mit dem jeweiligen kapazitiven Sensor erfassen zu können, kann es notwendig sein, den kapazitiven Berührungssensor und den kapazitiven Bewegungssensor in unterschiedlichen Zeitintervallen zu betreiben, sodass zu einem Zeitpunkt immer nur einer der beiden kapazitiven Sensoren aktiv ist. Um möglichst gleichzeitig sowohl eine Berührung als auch eine Bewegung zu detektieren, kann es vorteilhaft sein, in relativ kurzen Zeitabständen zwischen dem Betrieb des Berührungssensors und des Bewegungssensors hin- und herzuwechseln. Das bedeutet, wenn der Berührungssensor aktiv ist, dann ist der Bewegungssensor inaktiv und umgekehrt.
  • Ein Umschalten von dem Berührungssensor zu dem Bewegungssensor hat allerdings den Nachteil, dass das Ausgangssignal bzw. Sensorsignal des Bewegungssensors unmittelbar nach der Aktivierung des Bewegungssensors eine relativ lange Einschwingphase aufweist, welche mehrere Sekunden dauern kann, sodass das Sensorsignal des Bewegungssensors im schlechtesten Fall erst nach einigen Sekunden korrekt ausgewertet werden kann. Für Anwendungen in der Praxis sind derart lange Einschwingzeiten nicht akzeptabel, insbesondere wenn eine Signalverarbeitung in Echtzeit erfolgen soll.
  • Dieses Problem tritt aber auch dann auf, wenn anstelle eines Berührungssensors eine andere Sensoreinrichtung verwendet wird.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, Lösungen bereitzustellen, welche eine Kombination eines Sensors, insbesondere Berührungssensor, und eines Bewegungssensors erlauben, um damit sowohl eine Berührung einer Detektionsfläche als auch eine Bewegung eines Objektes relativ zur Detektionsfläche zu detektieren und wobei zumindest beim Umschalten von dem Berührungssensor zu dem Bewegungssensor die Einschwingzeit des Bewegungssensors reduziert bzw. minimiert wird.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Sensorsystem aufweisend eine erste Sensoreinrichtung eine zweite kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zu einer Detektionsfläche, durch ein Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit eines kapazitiven Bewegungssensors in einem erfindungsgemäßen Sensorsystem, sowie einer kapazitiven Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung einer Detektionsfläche durch ein Objekt nach den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bereitgestellt wird demnach ein Sensorsystem aufweisend eine erste Sensoreinrichtung und eine zweite kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Bewegung des Objektes relativ zu einer Detektionsfläche, wobei das Sensorsystem in einem ersten Betriebsmodus und in einem zweiten Betriebsmodus betreibbar ist, wobei das Sensorsystem von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschaltbar ist, wobei die zweite kapazitive Sensoreinrichtung eine Anzahl zweiter Sensorelektroden umfasst, und wobei in dem Sensorsystem zumindest in dem zweiten Betriebsmodus zumindest ein mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential verbindbarer Signalpfad vorgesehen ist, welcher parallel zu einer parasitären Kapazität der ersten Sensoreinrichtung liegt.
  • Das vorbestimmte feste elektrische Potential kann zumindest eines aus Massepotential, Versorgungsspannung, halbe Versorgungsspannung (Vcc/2), und elektrisches Potential zwischen Massepotential und Versorgungsspannung umfassen.
  • Der Signalpfad kann über einen elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential verbunden sein.
  • Mit dem Signalpfad kann zumindest ein Anschluss der ersten Sensoreinrichtung über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential gekoppelt sein.
  • Die erste Sensoreinrichtung kann eine kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung der Detektionsfläche durch ein Objekt umfassen, wobei die erste kapazitive Sensoreinrichtung eine Anzahl erster Sensorelektroden umfasst, wobei in dem ersten Betriebsmodus eine Berührung detektierbar ist, und wobei in dem zweiten Betriebsmodus die Bewegung detektierbar ist.
  • Mit dem Signalpfad kann
    • – zumindest eine Elektrode der ersten Sensorelektroden über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential gekoppelt sein, oder
    • – zumindest jene ersten Sensorelektroden über jeweils einen elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential gekoppelt sein, deren Abstand zu den zweiten Sensorelektroden unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.
  • In dem Signalpfad kann eine Schaltereinrichtung vorgesehen sein, welche ausgestaltet ist, den Signalpfad in dem zweiten Betriebsmodus mit dem vorbestimmten festen elektrischen Potential zu verbinden.
  • Bereitgestellt wird des Weiteren ein Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit einer zweiten kapazitiven Sensoreinrichtung zur Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zu einer Detektionsfläche, wobei die zweite kapazitive Sensoreinrichtung Teil eines Sensorsystems ist, welches zusätzlich eine erste Sensoreinrichtung umfasst, wobei das Sensorsystem in einem ersten Betriebsmodus oder in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird, wobei zumindest in dem zweiten Betriebsmodus in dem Sensorsystem zumindest ein Signalpfad mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential verbunden wird, wobei der Signalpfad parallel zur parasitären Kapazität der ersten Sensoreinrichtung liegt.
  • Der Signalpfad kann über einen elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential verbunden werden.
  • Die erste Sensoreinrichtung kann eine kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung der Detektionsfläche durch ein Objekt umfassen, wobei die erste kapazitive Sensoreinrichtung eine Anzahl erster Sensorelektroden umfasst, wobei in dem ersten Betriebsmodus eine Berührung detektiert wird, und wobei in dem zweiten Betriebsmodus die Bewegung detektiert wird.
  • Mit dem Signalpfad kann
    • – zumindest ein Anschluss der ersten kapazitiven Sensoreinrichtung über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential verbunden werden, oder
    • – zumindest eine Elektrode der Sensorelektroden der ersten kapazitiven Sensoreinrichtung über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential verbunden werden.
  • Ferner wird eine Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung einer Detektionsfläche durch ein Objekt bereitgestellt, wobei die Sensoreinrichtung eine Anzahl von Sensorelektroden aufweist, und wobei in der Sensoreinrichtung zumindest ein mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential verbindbarer Signalpfad vorgesehen ist, welcher parallel zur parasitären Kapazität der Sensoreinrichtung liegt.
  • Mit dem Signalpfad kann
    • – zumindest ein Anschluss der Sensoreinrichtung über einen elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential gekoppelt sein, und/oder
    • – zumindest eine Elektrode der Sensorelektroden über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem vorbestimmten elektrischen Potential gekoppelt sein.
  • Die Sensoreinrichtung eine kapazitive Sensoreinrichtung umfassen.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sowie konkrete Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Sensorsystem mit einem kapazitiven Berührungssensor und einem kapazitiven Bewegungssensor, welches angepasst ist, die Einschwingzeit des kapazitiven Bewegungssensors zu reduzieren;
  • 2 eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßes Sensorsystems;
  • 3a den zeitlichen Verlauf eines Sensorsignals eines kapazitiven Bewegungssensors ohne erfindungsgemäße Reduktion der Einschwingzeit; und
  • 3b den Signalverlauf eines Sensorsignals eines kapazitiven Bewegungssensors mit einer erfindungsgemäßen Reduktion der Einschwingzeit.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 1, welches eine kapazitive Sensoreinrichtung 10 zur Detektion einer Berührung einer Detektionsfläche durch ein Objekt und eine kapazitive Sensoreinrichtung 20 zur Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zu der Detektionsfläche umfasst. Die kapazitive Sensoreinrichtung 10 wird nachfolgend als Berührungssensor, die kapazitive Sensoreinrichtung 20 als Bewegungssensor bezeichnet. Anstelle des Berührungssensor kann das erfindungsgemäße Sensorsystem 1 auch andere Sensoreinrichtungen aufweisen. Nachfolgend wird die Erfindung jedoch anhand eines Sensorsystems 1 beschrieben, welches eine einen Berührungssensor und einen Bewegungssensor aufweist.
  • Der Einfachheit halber ist in 1 lediglich eine Sensorelektrode 11 des Berührungssensors 10 und lediglich eine Sensorelektrode 21 des Bewegungssensors 20 gezeigt. In einer konkreten Ausgestaltung des Sensorsystems 1 weist der Berührungssensor 10 eine Mehrzahl von Sensorelektroden 11 und der Bewegungssensors 20 eine Mehrzahl von Sensorelektroden 21 auf.
  • Der Berührungssensor 10 und der Bewegungssensor 20 werden alternierend betrieben, d.h., Berührung und Bewegung werden abwechselnd detektiert, indem das Sensorsystem 1 abwechselnd in einem ersten Betriebsmodus und in einem zweiten Betriebsmodus betrieben wird.
  • In dem zweiten Betriebsmodus (Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zur Detektionsfläche mit dem Bewegungssensor 20) misst die Sensorelektrode 21 des Bewegungssensors 20 die Gesamtkapazität zur Masse bzw. Ground, welche aus der Kapazität des zu detektierenden Objektes und einer unvermeidlichen parasitären Kapazität (Grundkapazität) besteht. Die Grundkapazität ist im Wesentlichen aus der Kapazität der Sensorelektrode 21 des Bewegungssensors 20, der Pin-Kapazität CPIN des Berührungssensors 10 und der Kapazität CPATH gebildet. Bei der Interpretation der Messergebnisse des Bewegungssensors 20 wird die Grundkapazität als konstant angenommen. Diese Annahme ist in der Praxis durch Messungen über längere Zeiträume bestätigt worden. Allerdings trifft diese Annahme aufgrund interner halbleitertechnischer Effekte direkt nach den Umschaltvorgängen nicht zu.
  • Nach dem Umschalten von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus sollte theoretisch der deaktivierte Berührungssensor 10 keinen Einfluss auf die vorstehen genannte Grundkapazität haben. In der Praxis wird diese Grundkapazität allerdings durch den folgenden Effekt beeinflusst:
    Ein geringer in den realen Bausteinen immer vorhandener Leckstrom ILeck führt dazu, dass sich das DC Potential an den Anschlüssen PIN des Berührungssensors 10 durch die Aufladung/Entladung der am Anschluss vorhandenen Kapazitäten zeitlich verändert. Durch den internen Aufbau des integrierten Schaltkreises ist die interne Kapazität von der Spannung am Anschluss abhängig, etwa weil die zum Schutz gegen elektrostatische Entladungen eingebauten Strukturen p-n-Übergänge (Dioden) besitzen, die normal in der Sperrrichtung betrieben werden. Die Spannungsabhängigkeit der Diodenkapazität ist gut bekannt. Diese Effekte führen dazu, dass sich die gesamte Grundkapazität zeitlich ändert. Die praktischen Zeitkonstanten dieser Änderung haben Größenordnungen von einigen Sekunden.
  • Genau diese Kapazitätsänderungen sind es aber, die zu Einschwingvorgängen an den Messsignalen des Bewegungssensors 20 führen.
  • Zur Reduktion der Einschwingzeit des Bewegungssensors 20 ist jedenfalls in dem zweiten Betriebmodus, d.h. in dem Modus in dem die Bewegung eines Objektes relativ zur Detektionsfläche detektiert wird, ein Signalpfad vorgesehen, welcher mit einem festen elektrischen Potenzial 40 verbunden ist und welcher parallel zur parasitären Kapazität des Berührungssensors 10 liegt. In 1 ist das feste elektrische Potenzial 40 Ground GND des Sensorsystems. Das feste elektrische Potenzial 40 kann aber auch eine Versorgungsspannung Vcc oder eine halbe Versorgungsspannung VCC/2 sein. Das feste elektrische Potenzial 40 kann aber auch auf andere geeignete Weise gebildet werden und insbesondere zwischen Ground GND und der Versorgungsspannung Vcc liegen.
  • In dem Signalpfad ist hier ein elektrischer Widerstand RBYPASS vorgesehen, über den der Signalpfad mit dem festen elektrischen Potenzial 40 verbunden ist. Mit dem Signalpfad kann ein Anschluss PIN des Berührungssensors 10 mit dem festen elektrischen Potenzial 40 gekoppelt sein. Ebenso kann die Sensorelektrode 11 des Berührungssensors 10 mit dem festen elektrischen Potenzial 40 gekoppelt sein. In beiden Fällen erfolgt die Koppelung mit dem festen elektrischen Potenzial 40 über den elektrischen Widerstand RBYPASS.
  • In einer Ausführung der Erfindung können sämtliche Sensorelektroden 11 des Berührungssensors 10 über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem festen elektrischen Potenzial 40 gekoppelt werden.
  • Es kann aber auch vorteilhaft sein, insbesondere um die Herstellungskosten des Sensorsystems zu reduzieren, lediglich jene Sensorelektroden 11 des Berührungssensors 10 über den elektrischen Widerstand RBYPASS mit dem festen elektrischen Potenzial 40 zu verbinden, welche sich in unmittelbarer Nähe zu den Sensorelektroden 21 des Bewegungssensors 20 befinden. Hierbei können jene Sensorelektroden 11 ausgewählt werden, deren Abstand zur nächsten Sensorelektrode 21 einen bestimmten Wert unterschreiten.
  • Erfindungsgemäß kann der Signalpfad zum Verbinden der Anschlüsse PIN bzw. zum Verbinden der Sensorelektroden 11 mit dem festen elektrischen Potenzial 40 auch ohne elektrischen Widerstand RBYPASS gebildet werden. Das Vorsehen des elektrischen Widerstandes RBYPASS in dem Signalpfad hat allerdings den Vorteil, dass die Potenzialänderung an dem Anschluss PIN beim Umschalten von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus angepasst bzw. eingestellt werden kann, etwa durch Vorsehen entsprechender Widerstandswerte.
  • Versuche haben gezeigt, dass die elektrischen Widerstände RBYPASS bei entsprechender Auswahl der Widerstandswerte keinen Einfluss auf den Berührungssensor 10 haben und die Berührungsdetektion nicht beeinflussen. Die Berührungsposition bzw. die Berührung wird auch bei Verwenden des elektrischen Widerstandes RBYPASS in dem Signalpfad korrekt detektiert.
  • Durch das Vorsehen des Signalpfades wird die Einschwingzeit des Bewegungssensors 20 nach dem Wechsel von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebmodus reduziert, weil die Potenzialänderung an den Anschlüssen PIN, welche durch den Wechsel von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus bewirkt wird, entsprechend angepasst wird.
  • 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sensorsystems. Das in 2 gezeigte Sensorsystem entspricht im Wesentlichen dem in 1 gezeigten Sensorsystem.
  • Bei dem in 2 gezeigten Sensorsystem 1 ist in dem Signalpfad einen elektrischen Schalter 50 vorgesehen, um den Signalpfad von dem festen elektrischen Potenzial 40 zu trennen. Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, den elektrischen Schalter 50 zu öffnen, wenn sich die Sensoreinrichtung 1 in dem ersten Betriebsmodus befindet, in dem ein Berühren der Detektionsfläche detektiert wird, weil dann die Bewegungsdetektion inaktiv ist und deshalb keine Reduktion einer Einschwingzeit des Bewegungssensors 20 notwendig ist.
  • In einer besonderen Ausführungsform des Sensorsystems 1 kann der Signalpfad auch in dem Berührungssensor 10 vorgesehen sein, um die Sensorelektroden 11 bzw. die Anschlüssen PIN mit einem festen elektrischen Potenzial 40 zu verbinden.
  • 3a zeigt einen Signalverlauf eines Sensorsignals eines Bewegungssensors in einem Sensorsystem mit einem Bewegungssensor und einem Berührungssensor, wobei keine Maßnahmen zur Reduktion der Einschwingzeit des Bewegungssensors vorgesehen sind. Zunächst wird das Sensorsystem in dem zweiten Betriebsmodus BM2 betrieben. Sodann erfolgt ein Wechsel von einem zweiten Betriebsmodus BM2 in den ersten Betriebsmodus BM1, in dem die Berührung einer Sensorfläche durch ein Objekt detektiert wird. Anschließend erfolgt ein Wechsel von dem ersten Betriebsmodus BM1 in den zweiten Betriebsmodus BM2.
  • Wie in 3a ersichtlich, benötigt das Signal eine relativ lange Zeit bis es eingeschwungen ist (etwa t = 2 Sekunden). Erst nach dem Einschwingen des Signals kann dieses ohne weitere Maßnahmen zur Bewegungsdetektion herangezogen werden. Zwischen dem Zeitpunkt des Umschaltens von dem ersten Betriebsmodus BM1 in den zweiten Betriebsmodus BM2 und dem Zeitpunkt, zu dem das Sensorsignal weitestgehend eingeschwungen ist, kann entweder keine Bewegungsdetektion erfolgen oder es müssen zusätzliche Maßnahmen vorgesehen werden, um aus dem nicht eingeschwungenen Signal eine Bewegung zu detektieren.
  • 3b zeigt den Signalverlauf eines Sensorsignals eines Bewegungssensors in einem Sensorsystem mit einem Berührungssensor und einem Bewegungssensor, wobei das Sensorsystem die mit Bezug auf 1 beschriebenen Maßnahmen zur Reduktion der Einschwingzeit des Bewegungssensors vorsieht.
  • Im Unterschied zu dem in 3a gezeigten Signalverlauf ist die Einschwingzeit des Bewegungssensors nach dem Umschalten von dem ersten Betriebsmodus BM1 in den zweiten Betriebsmodus BM2 erheblich reduziert worden bzw. nahezu eliminiert worden, wobei in 3b ein idealisierter Signalverlauf dargestellt ist.
  • Das erfindungsgemäße Reduzieren der Einschwingzeit des kapazitiven Bewegungssensors hat den Vorteil, dass nahezu unmittelbar nach dem Umschalten in den zweiten Betriebsmodus BM2 ein eingeschwungenes Sensorsignal vorliegt, sodass bereits unmittelbar nach dem Wechsel des Betriebsmodus eine Bewegungsdetektion erfolgen kann, ohne zusätzliche Maßnahmen vorzusehen müssen, wie es beispielsweise bei einem Signalverlauf nach 3a der Fall wäre.
  • Das erfindungsgemäße Sensorsystem und das erfindungsgemäße Verfahren der Reduktion der Einschwingzeit des Sensorsignals des Bewegungssensors haben zudem den Vorteil, dass ein Rauschen in dem Sensorsignal des Bewegungssensors erheblich reduziert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Signalverarbeitung wesentlich vereinfacht wird, weil auf eine aufwändige Signalverarbeitung des sich einschwingenden bzw. noch nicht eingeschwungenen Signals verzichtet werden kann, sodass mehr Zeit bzw. mehr Rechenzeit für andere Anwendungen zur Verfügung steht. Ferner kann die Detektionsgenauigkeit der Bewegungsdetektion erheblich verbessert werden, weil durch die Reduktion der Einschwingzeit potenzielle Ungenauigkeiten in der Bewegungsdetektion weitestgehend eliminiert werden.
  • Das erfindungsgemäße Sensorsystem kann etwa in Geräten, insbesondere elektrischen Handgeräten eingesetzt werden, welche eine berührungs- bzw. annäherungssensitive Eingabefläche, etwa ein Touch-Panel, aufweisen. Das elektrische Handgerät kann etwa ein Mobiltelefon, ein Schnurlostelefon, ein tragbarer Kleincomputer, ein Tablet-PC oder dergleichen sein.
  • Ferner ist es erfindungsgemäß möglich, marktübliche bzw. bestehende Berührungssensoren mit einem Bewegungssensor zu kombinieren, um ein erfindungsgemäßes Sensorsystem bereitzustellen. Hierbei muss lediglich dafür gesorgt werden, dass ein entsprechender Signalpfad, gegebenenfalls mit einem elektrischen Widerstand RBYPASS in dem Sensorsystem vorgesehen wird, welcher die Sensorelektroden und/oder die Anschlüsse des Berührungssensors zumindest in dem zweiten Betriebsmodus des Sensorsystems mit einem festen elektrischen Potenzial verbindet.
  • Ferner ist es erfindungsgemäß möglich den vorstehend beschriebenen elektrischen Widerstand RBYPASS direkt im Berührungssensor zu integrieren. Der Berührungssensor ist oft nur ein integrierter Schaltkreis IC oder ein Ein-Chip-System SoC, bei denen interne Strukturen zu- und abgeschaltet werden können. Zudem können auch andere Maßnahmen vorgesehen werden, um die zeitliche Veränderung der Pinkapazität zu unterdrücken, etwa hierfür geeignete Transistorschaltungen bzw. Transistoreinrichtungen.

Claims (14)

  1. Sensorsystem (1) aufweisend eine erste Sensoreinrichtung (10) und eine zweite kapazitive Sensoreinrichtung (20) zur Detektion einer Bewegung des Objektes relativ zu einer Detektionsfläche, wobei das Sensorsystem (1) in einem ersten Betriebsmodus (BM1) und in einem zweiten Betriebsmodus (BM2) betreibbar ist, wobei das Sensorsystem (1) von dem ersten Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus umschaltbar ist, wobei die zweite kapazitive Sensoreinrichtung (20) eine Anzahl zweiter Sensorelektroden (21) umfasst, und wobei in dem Sensorsystem (1) zumindest in dem zweiten Betriebsmodus (BM2) zumindest ein mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential (40) verbindbarer Signalpfad vorgesehen ist, welcher parallel zu einer parasitären Kapazität der ersten Sensoreinrichtung (10) liegt.
  2. Sensorsystem nach Anspruch 1, wobei das vorbestimmte feste elektrische Potential (40) zumindest eines aus Massepotential (GND), Versorgungsspannung (Vcc), halbe Versorgungsspannung (Vcc/2), und elektrisches Potential zwischen Massepotential (GND) und Versorgungsspannung (Vcc) umfasst.
  3. Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Signalpfad über einen elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) verbunden ist.
  4. Sensorsystem nach Anspruch 3, wobei mit dem Signalpfad zumindest ein Anschluss (PIN) der ersten Sensoreinrichtung (10) über den elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) gekoppelt ist.
  5. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Sensoreinrichtung (10) eine kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung der Detektionsfläche durch ein Objekt umfasst, wobei die erste kapazitive Sensoreinrichtung (10) eine Anzahl erster Sensorelektroden (11) umfasst, wobei in dem ersten Betriebsmodus (BM1) eine Berührung detektierbar ist, und wobei in dem zweiten Betriebsmodus (BM2) die Bewegung detektierbar ist.
  6. Sensorsystem nach Anspruch 5, wobei mit dem Signalpfad – zumindest eine Elektrode der ersten Sensorelektroden (11) über den elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) gekoppelt ist, oder – zumindest jene ersten Sensorelektroden (11) über jeweils einen elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) gekoppelt sind, deren Abstand zu den zweiten Sensorelektroden (11) unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt.
  7. Sensorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Signalpfad eine Schaltereinrichtung (50) vorgesehen ist, welche ausgestaltet ist, den Signalpfad in dem zweiten Betriebsmodus (BM2) mit dem vorbestimmten festen elektrischen Potential (40) zu verbinden.
  8. Verfahren zur Reduktion einer Einschwingzeit einer zweiten kapazitiven Sensoreinrichtung (20) zur Detektion einer Bewegung eines Objektes relativ zu einer Detektionsfläche (30), wobei die zweite kapazitive Sensoreinrichtung (20) Teil eines Sensorsystems (1) ist, welches zusätzlich eine erste Sensoreinrichtung (10) umfasst, wobei das Sensorsystem (1) in einem ersten Betriebsmodus (BM1) oder in einem zweiten Betriebsmodus (BM2) betrieben wird, wobei zumindest in dem zweiten Betriebsmodus (BM2) in dem Sensorsystem (1) zumindest ein Signalpfad mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential (40) verbunden wird, wobei der Signalpfad parallel zur parasitären Kapazität der ersten Sensoreinrichtung (10) liegt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Signalpfad über einen elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential verbunden (40) wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die erste Sensoreinrichtung (10) eine kapazitive Sensoreinrichtung zur Detektion einer Berührung der Detektionsfläche durch ein Objekt umfasst, wobei die erste kapazitive Sensoreinrichtung (10) eine Anzahl erster Sensorelektroden (11) umfasst, wobei in dem ersten Betriebsmodus (BM1) eine Berührung detektiert wird, und wobei in dem zweiten Betriebsmodus (BM2) die Bewegung detektiert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei mit dem Signalpfad – zumindest ein Anschluss (PIN) der ersten kapazitiven Sensoreinrichtung (10) über den elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) verbunden wird, oder – zumindest eine Elektrode der Sensorelektroden (11) der ersten kapazitiven Sensoreinrichtung (10) über den elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) verbunden wird.
  12. Sensoreinrichtung (10) zur Detektion einer Berührung einer Detektionsfläche (30) durch ein Objekt, wobei die Sensoreinrichtung (10) eine Anzahl von Sensorelektroden (11) aufweist, wobei in der Sensoreinrichtung (10) zumindest ein mit einem vorbestimmten festen elektrischen Potential (40) verbindbarer Signalpfad vorgesehen ist, welcher parallel zur parasitären Kapazität der Sensoreinrichtung (10) liegt.
  13. Sensoreinrichtung nach Anspruch 12, wobei mit dem Signalpfad – zumindest ein Anschluss (PIN) der Sensoreinrichtung (10) über einen elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) gekoppelt ist, und/oder – zumindest eine Elektrode der Sensorelektroden (11) über den elektrischen Widerstand (RBYPASS) mit dem vorbestimmten elektrischen Potential (40) gekoppelt ist.
  14. Sensoreinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Sensoreinrichtung eine kapazitive Sensoreinrichtung umfasst.
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