DE102016203848A1 - Adaptive Übertragungsspannung in einem aktiven Stift - Google Patents

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Abstract

In einer Ausführungsform enthält ein aktiver Stift einen Transmitter, der dazu konfiguriert ist, elektrische Signale an ein Gerät über einen Berührungssensor des Geräts zu übertragen. Der aktive Stift enthält auch einen Empfänger, der dazu konfiguriert ist, elektrische Signale von dem Gerät über den Berührungssensor des Geräts zu empfangen. Darüber hinaus enthält der aktive Stift eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, eine Stärke eines elektrischen Signals zu ermitteln, das durch den Empfänger von dem Berührungssensor des Geräts empfangen wurde, und den Transmitter dazu anzuweisen, elektrische Signale bei einer Spannung an das Gerät zu übertragen, die zumindest auf der ermittelten Stärke des durch den Empfänger empfangenen elektrischen Signals basiert.

Description

  • Technischer Bereich
  • Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf Berührungssensoren und Stifte.
  • Hintergrund
  • Ein Berührungssensor kann die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder die Annäherung eines Objekts (wie z. B. den Finger eines Benutzers oder einen Stift) innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors detektieren, der einem Anzeigebildschirm überlagert ist. In einer berührungsempfindlichen Anzeigeanwendung kann es der Berührungssensor einem Nutzer ermöglichen, direkt mit dem auf dem Bildschirm dargestellten zu interagieren, und nicht nur indirekt mit einer Maus oder einem Touchpad. Ein Berührungssensor kann befestigt sein auf, oder Bestandteil sein von, einem Desktop-Computer, einem Laptop-Computer, einem Tablet-Computer, einem persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einem Smartphone, einem Satellitennavigationsgerät, einem tragbaren Medienabspielgerät, einer tragbaren Spielekonsole, einem Kiosk-Computer, einem Kassengerät, oder anderen geeigneten Geräten. Ein Steuerpanel auf einem Haushaltsgerät oder einer anderen Einrichtung kann ebenfalls einen Berührungssensor beinhalten.
  • Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungssensoren, wie z. B. resistive Berührungsbildschirme, Berührungsbildschirme mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungsbildschirme. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. einen Berührungsbildschirm mit umfassen, und umgekehrt. Wenn ein Objekt die Oberfläche des kapazitiven Berührungsbildschirms berührt oder in dessen Nähe kommt, so kann eine Kapazitätsänderung innerhalb des Berührungsbildschirms am Ort der Berührung oder der Annäherung auftreten. Eine Berührungssensorsteuereinheit kann die Kapazitätsänderung verarbeiten, um ihre Position auf dem Berührungsbildschirm zu bestimmen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen beispielhaften Berührungssensor mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit
  • 2 zeigt das Äußere eines beispielhaften aktiven Stifts.
  • 3 zeigt beispielhafte interne Komponenten eines aktiven Stifts.
  • 4 zeigt eine beispielhafte Steuereinheit für einen aktiven Stift.
  • 5 zeigt eine beispielhafte Boostspannungssteuereinheit.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Zustandsdiagramm für eine Steuereinheit eines aktiven Stifts.
  • 7 zeigt eine beispielhafte Übertragungsnutzlast für eine Steuereinheit eines aktiven Stifts.
  • 8 zeigt ein beispielhaftes Zeitablaufdiagramm für eine Kommunikation zwischen einer Stiftsteuereinheit und einer Berührungssensorsteuereinheit während eines beispielhaften aktiven Modus der Stiftsteuereinheit.
  • 9A–9B zeigen einen beispielhaften aktiven Stift mit einem Berührungssensor.
  • 10 zeigt ein beispielhaftes mathematisches Modell zur Erzeugung eines Zusammenhangs zwischen dem Strom, der von einer Stromquelle eines aktiven Stifts gezogen wird, und der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts auf Basis von kapazitiven Ausgangslasten des aktiven Stifts.
  • 11A–11D zeigen beispielhafte Zusammenhänge zwischen dem von einer Stromquelle eines aktiven Stifts gezogenen Strom und der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts auf Basis beispielhafter kapazitiver Ausgangslasten des aktiven Stifts.
  • 12 zeigt beispielhafte Spitzen-Spitzen-Spannungsamplituden (Vpp) eines Signals, das an einem Berührungssensor empfangen wird, abhängig von beispielhaften Schwebeabständen eines aktiven Stifts von dem Berührungssensor.
  • 13 zeigt beispielhafte Spitzen-Spitzen-Spannungsamplituden (Vpp) eines Signals, das an einem Berührungssensor empfangen wird, abhängig von beispielhaften Schwebeabständen eines aktiven Stifts von dem Berührungssensor, und darüber hinaus basierend auf einer beispielhaften Zahl von X-Elektrodenleitungen des Berührungssensors, beispielhaften Übertragungsfrequenzen eines Signals von dem aktiven Stift zu dem Berührungssensor, beispielhaften Elektrodenformen des Berührungssensors und beispielhaften Größen einer Spitze des aktiven Stifts.
  • 14 zeigt ein Beispielverfahren zur Anpassung der tatsächlichen Übertragungsspannung eines aktiven Stifts.
  • Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • 1 illustriert einen beispielhaften Berührungssensor 10 mit einer beispielhaften Berührungssensorsteuereinheit. Der Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 können die Gegenwart und den Ort einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts innerhalb eines berührungsempfindlichen Bereichs des Berührungssensors 10 detektieren. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl den Berührungssensor als auch seine Berührungssensorsteuereinheit umfassen. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Berührungssensorsteuereinheit ggf. sowohl die Berührungssensorsteuereinheit als auch ihren Berührungssensor umfassen. Der Berührungssensor 10 kann ggf. einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche beinhalten. Der Berührungssensor 10 kann ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden (oder ein Feld von Elektroden von nur einem Typ) beinhalten, die auf einem oder auf mehreren Substraten angebracht sind, die aus einem dielektrischen Material bestehen können. Ein Bezug auf einen Berührungssensor kann hier ggf. sowohl die Elektroden auf dem Berührungssensor als auch das Substrat oder die Substrate umfassen, auf denen die Elektroden angebracht sind. Umgekehrt kann eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor ggf. die Elektroden des Berührungssensors, nicht aber die Substrate, auf denen sie angebracht sind, umfassen.
  • Eine Elektrode (entweder eine Masseelektrode, eine Schutzelektrode, eine Ansteuerelektrode, oder eine Ausleseelektrode) kann ein Bereich aus leitfähigem Material sein, der eine bestimmte Form hat, wie z. B. eine Kreisscheibe, ein Quadrat, ein Rechteck, eine dünne Linie, eine Raute, eine Schneeflocke, oder eine andere geeignete Form oder deren Kombinationen. Ein oder mehrere Schnitte in einer oder in mehreren Schichten aus einem leitfähigen Material können (zumindest zum Teil) die Form einer Elektrode bilden und die Fläche der Form kann (zumindest zum Teil) durch diese Schnitte begrenzt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus Indiumzinnoxid (ITO) bestehen und das ITO der Elektrode kann ungefähr 100% der Fläche ihrer Form bedecken (manchmal als 100%-ige Füllung bezeichnet). In bestimmten Ausführungsformen kann das leitfähige Material einer Elektrode deutlich weniger als 100% der Fläche ihrer Form bedecken. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Elektrode aus feinen Leitungen aus Metall (FLM) oder einem anderen leitfähigen Material bestehen, wie z. B. Kupfer, Silber, Kohlenstoff oder einem kupfer-, silber- oder kohlenstoffhaltigen Material, und die feinen Leitungen aus leitfähigem Material können ungefähr 5% der Fläche ihrer Form in einem schraffierten, netzartigen oder einem anderen geeigneten Muster bedecken. Eine Bezugnahme auf FLM kann hier ggf. derartige Materialien umfassen. Obwohl die vorliegende Offenbarung bestimmte Elektroden bestehend aus bestimmten leitfähigen Materialien in bestimmten Formen mit bestimmten Füllungen in bestimmten Mustern beschreibt oder illustriert, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden aus jedem geeigneten leitfähigen Material in jeder geeigneten Form mit jedem geeigneten Füllprozentsatz in jedem geeigneten Muster.
  • Gegebenenfalls können die Formen der Elektroden (oder anderer Elemente) eines Berührungssensors im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors bilden. Eine oder mehrere Eigenschaften der Implementierung dieser Formen (wie z. B. das leitfähige Material, die Füllung, oder die Muster innerhalb der Formen) können im Ganzen oder zum Teil ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors bilden. Ein oder mehrere Makromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrerer Eigenschaften seiner Funktionalität bestimmen und ein oder mehrere Mikromerkmale des Berührungssensors können eine oder mehrere optische Eigenschaften des Berührungssensors, wie z. B. die Durchsichtigkeit, die Brechung oder die Reflektion bestimmen.
  • Ein mechanischer Stapel kann das Substrat (oder mehrere Substrate) und das leitfähige Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 bildet, enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der mechanische Stapel eine erste Schicht aus einem optisch klaren Klebstoff (OCA) unterhalb eines Abdeckpanels beinhalten. Das Abdeckpanel kann durchsichtig sein und aus einem widerstandsfähigen Material bestehen, das für eine wiederholte Berührung geeignet ist, wie z. B. Glas, Polycarbonat, oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Abdeckpanele besehend aus jedem geeigneten Material. Die erste Schicht aus OCA kann zwischen dem Abdeckpanel und dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, angeordnet sein. Der mechanische Stapel kann auch eine zweite Schicht aus OCA und eine dielektrische Schicht (die aus PET oder einem anderen geeigneten Material besteht, ähnlich zu dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet) beinhalten. Alternativ kann gegebenenfalls eine dünne Beschichtung aus einem dielektrischen Material anstelle der zweiten Schicht aus OCA und der dielektrischen Schicht angebracht werden. Die zweite Schicht aus OCA kann zwischen dem Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektroden bildet, und der dielektrischen Schicht angeordnet sein und die dielektrische Schicht kann zwischen der zweiten Schicht aus OCA und einem Luftspalt angrenzend an eine Anzeige eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, angeordnet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Abdeckpanel eine Dicke von ungefähr 1 mm haben; die erste Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Das Substrat mit dem leitfähigen Material, das die Ansteuer- oder Ausleseelektrode bildet, kann eine Dicke von 0,05 mm haben; die zweite Schicht aus OCA kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben, und die dielektrische Schicht kann eine Dicke von ungefähr 0,05 mm haben. Obwohl die vorliegende Offenbarung einen konkreten mechanischen Stapel mit einer konkreten Zahl von konkreten Schichten bestehend aus bestimmten Materialien mit einer bestimmten Dicke beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten mechanischen Stapel mit jeder geeigneten Zahl von geeigneten Schichten von jedem geeigneten Material mit jeder geeigneten Dicke. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann in bestimmten Ausführungsformen eine Schicht aus Klebstoff oder einem Dielektrikum, die dielektrische Schicht, die zweite Schicht aus OCA und den obenstehend beschriebenen Luftspalt ersetzen, so dass kein Luftspalt zur Anzeige hin besteht.
  • Ein oder mehrere Abschnitte des Substrats des Berührungssensors 10 können aus Polyethylenterephthalat (PET) oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Substrate, bei denen irgendein geeigneter Abschnitt aus irgendeinem geeigneten Material besteht. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden in dem Berührungssensor 10 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kupfer oder aus einem kupferhaltigen Material bestehen und eine Dicke von ungefähr 5 μm oder weniger und eine Breite von ungefähr 10 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Silber oder einem silberhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 5 μm oder weniger und eine Breite von 10 μm oder weniger haben. In einem weiteren Beispiel können ein oder mehrere Abschnitte des leitfähigen Materials aus Kohlenstoff oder einem kohlenstoffhaltigen Material besehen und gleichermaßen eine Dicke von 5 μm oder weniger und eine Breite von 10 μm oder weniger haben. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Elektroden bestehend aus jedem geeigneten Material.
  • Der Berührungssensor 10 kann eine kapazitive Form der Berührungserfassung implementieren. In einer Gegenkapazitätserfassung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Ansteuer- und Ausleseelektroden beinhalten, die ein Feld von kapazitiven Knoten bilden. Eine Ansteuerelektrode und eine Ausleseelektrode können einen kapazitiven Knoten bilden. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden, die den kapazitiven Knoten bilden, können einander nahekommen, machen aber keinen elektrischen Kontakt miteinander. Stattdessen sind die Ansteuer- und Ausleseelektroden kapazitiv miteinander über einen Abstand zwischen ihnen gekoppelt. Eine gepulste oder alternierende Spannung, die an die Ansteuerelektroden (durch die Berührungssensorsteuereinheit 12) angelegt wird, kann eine Ladung auf den Ausleseelektroden induzieren und die induzierte Ladungsmenge kann von externen Einflüssen (wie z. B. einer Berührung oder der Annäherung eines Objekts) abhängen. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Kapazitätsänderung an den kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen. Durch Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Ort der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 bestimmen.
  • In einer Eigenkapazitätsimplementierung kann der Berührungssensor 10 ein Feld von Elektroden einer einzigen Art beinhalten, die einen kapazitiven Knoten bilden. Wenn ein Objekt den kapazitiven Knoten berührt oder in dessen Nähe kommt, kann eine Änderung der Eigenkapazität an dem kapazitiven Knoten auftreten und die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung messen, z. B. als Änderung der Ladungsmenge, die erforderlich ist, um die Spannung an dem kapazitiven Knoten um einen vorbestimmten Betrag zu erhöhen. Wie bei der Gegenkapazitätsimplementierung kann durch eine Messung der Kapazitätsänderung über das Feld hinweg die Position der Berührung oder der Annäherung innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 bestimmt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Formen der kapazitiven Berührungserfassung.
  • In bestimmten Ausführungsformen können eine oder mehrere Ansteuerelektroden zusammen eine Ansteuerelektrodenleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen geeigneten Richtung verläuft. In ähnlicher Weise können ein oder mehrere Ausleseelektroden zusammen eine Ausleseelektrodenleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen geeigneten Richtung verläuft. Zusätzlich können ein oder mehrere Masseelektroden zusammen eine Masseelektrodenleitung bilden, die horizontal oder vertikal oder in einer anderen geeigneten Richtung verläuft. In bestimmten Ausführungsformen verlaufen die Ansteuerelektrodenleitungen im Wesentlichen senkrecht zu den Ausleseelektrodenleitungen. In bestimmten Ausführungsformen können die Ansteuerelektrodenleitungen im Wesentlichen parallel zu den Ausleseelektrodenleitungen verlaufen. Eine Bezugnahme auf eine Ansteuerelektrodenleitung kann hier gegebenenfalls eine oder mehrere Ansteuerelektroden umfassen, die die Ansteuerelektrodenleitung bilden, und umgekehrt. In ähnlicher Weise kann eine Bezugnahme auf eine Ausleseelektrodenleitung eine oder mehrere Ausleseelektroden umfassen, die die Ausleseelektrodenleitung bilden, und umgekehrt. Zusätzlich kann eine Bezugnahme auf eine Masseelektrodenleitung eine oder mehrere Masseelektrodenleitungen umfassen, die die Masseelektrodenleitung bilden, und umgekehrt. In bestimmten Ausführungsformen kann jede Elektrode als Ansteuer-, Auslese- oder Masseelektrode konfiguriert werden, und die Konfiguration der Elektroden kann während des Betriebs des Berührungssensors 10 geändert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Konfiguration der Elektroden durch die Berührungssensorsteuereinheit 12 gesteuert werden.
  • Der Berührungssensor 10 kann Ansteuer- und Ausleseelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind. In einer derartigen Konfiguration kann ein Paar aus einer Ansteuer- und einer Ausleseelektrode, die miteinander über einen Zwischenraum zwischen ihnen kapazitiv gekoppelt sind, einen kapazitiven Knoten bilden. Bei einer Eigenkapazitätsimplementierung können Elektroden von nur einer Art in einem Muster auf einem einzigen Substrat angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ zu den Ansteuer- oder Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines einzigen Substrats angeordnet sind, kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer anderen Seite des Substrats angeordnet sind, haben. Darüber hinaus kann der Berührungssensor 10 Ansteuerelektroden haben, die in einem Muster auf einer Seite eines Substrats angeordnet sind, und Ausleseelektroden, die in einem Muster auf einer Seite eines anderen Substrats angeordnet sind. In derartigen Konfigurationen kann eine Kreuzungsstelle einer Ansteuerelektrode und einer Ausleseelektrode einen kapazitiven Knoten bilden. Derartige Kreuzungsstellen können Orte sein, an denen die Ansteuerungs- und Ausleseelektroden einander „kreuzen” oder einander in der jeweiligen Ebene am nächsten kommen. Die Ansteuer- und Ausleseelektroden machen keinen elektrischen Kontakt miteinander, sondern sind über ein Dielektrikum an der Kreuzungsstelle kapazitiv miteinander gekoppelt. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Konfiguration konkreter Elektroden beschreibt, die konkrete Knoten ausbilden, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Konfigurationen aller geeigneten Elektroden, die irgendwelche geeigneten Knoten bilden. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Elektroden, die auf jeder geeigneten Seite von geeigneten Substraten in jedem geeigneten Muster angeordnet sind.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann der Berührungssensor 10 die Position eines Objekts (wie z. B. eines Stifts oder eines Fingers oder einer Hand des Benutzers), das einen physikalischen Kontakt mit einer berührungsempfindlichen Fläche des Berührungssensors 10 eingeht, bestimmen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Berührungssensor 10 in bestimmten Ausführungsformen die Position eines Objekts ermitteln, das in die Nähe des Berührungssensors 10 kommt, ohne den Berührungssensor 10 notwendigerweise zu berühren. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Objekt in die Nähe des Berührungssensors 10 kommen, wenn es sich in einer bestimmten Entfernung über eine Oberfläche des Berührungssensors 10 befindet; wenn es an einer bestimmten Stelle über einer Oberfläche des Berührungssensors 10 schwebt; wenn es eine Bewegung (wie z. B. eine Wischbewegung oder eine Luftgeste) über einer Oberfläche des Berührungssensors 10 ausführt; oder in einer geeigneten Kombination derselben. In bestimmten Ausführungsformen kann die Ermittlung der Position eines Objekts, das in die Nähe des Berührungssensors 10 kommt, ohne einen physikalischen Kontakt einzugehen, als Erfassung der Annäherung eines Objekts bezeichnet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Erfassung der Annäherung eines Objekts die Ermittlung der Position einer Projektion des Objekts auf den Berührungssensor 10 umfassen, wenn sich das Objekt in einer bestimmten Entfernung über einer Ebene des Berührungssensors 10 befindet. Die Projektion eines Objekts auf den Berührungssensor 10 kann längs einer Achse erfolgen, die im Wesentlichen senkrecht ist zu einer Ebene des Berührungssensors 10. In bestimmten Ausführungsformen kann die Position der Projektion eines Objekts auf den Berührungssensor 10 als die Position oder der Ort eines Objekts bezeichnet werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Berührungssensor 10 die Position eines Objekts ermitteln, wenn sich das Objekt über der Oberfläche des Berührungssensors 10 und innerhalb einer Entfernung von ungefähr 20 mm von der Oberfläche des Berührungssensors 10 befindet. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Berührungssensoren 10 beschreibt oder illustriert, die eine Position eines physikalischen Kontakts eines Objekts, eine Annäherung eines Objekts, oder eine Kombination der beiden ermitteln, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Berührungssensoren 10, die geeignet konfiguriert sind, um eine Position eines physikalischen Kontakts eines Objekts, einer Annäherung eines Objekts, oder einer geeigneten Kombination derselben zu ermitteln.
  • Wie obenstehend beschrieben, kann eine Kapazitätsänderung an einem kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 eine Berührungs- und Annäherungseingabe an dem Ort des kapazitiven Knotens anzeigen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann die Kapazitätsänderung erfassen und verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort der Berührungs- oder Annäherungseingabe zu bestimmen. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann dann Informationen über die Berührungs- oder Annäherungseingabe an eine oder mehrere Komponenten (wie z. B. eine oder mehrere Zentralverarbeitungseinheiten (CPUs)) eines Geräts, das den Berührungssensor 10 und die Berührungssensorsteuereinheit 12 enthält, übertragen, das wiederum auf die Berührungs- oder Annäherungseingabe durch Initiierung einer damit verbundenen Funktion des Geräts (oder einer auf dem Gerät laufenden Anwendung) antwortet. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit bestimmter Funktionalität in Bezug auf ein bestimmtes Gerät und einen bestimmten Berührungssensor beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Funktionalität bezüglich jedes geeigneten Geräts und jedes geeigneten Berührungssensors.
  • Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann aus einer oder aus mehreren integrierten Schaltungen (ICs) bestehen, wie z. B. aus Universalmikroprozessoren, Mikrocontrollern, programmierbaren logischen Geräten oder Feldern, anwendungsspezifischen ICs (ASICs). In bestimmten Ausführungsformen umfasst die Berührungssensorsteuereinheit 12 analoge Schaltungen, digitale Logiken und digitale nichtflüchtige Speicher. In bestimmten Ausführungsformen ist die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer flexiblen gedruckten Leiterplatte (FPC) angeordnet, die mit dem Substrat des Berührungssensors 10, wie untenstehend beschrieben wird, verbunden ist. Die FPC kann ggf. aktiv oder passiv sein. In bestimmten Ausführungsformen können mehrere Berührungssensorsteuereinheiten 12 auf der FPC angeordnet sein. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann eine Verarbeitungseinheit, eine Ansteuereinheit, eine Ausleseeinheit und eine Speichereinheit beinhalten. Die Ansteuereinheit kann Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden des Berührungssensors 10 liefern. Die Ausleseeinheit kann Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen und Messsignale an die Verarbeitungseinheit liefern, die Kapazitäten an den kapazitiven Knoten repräsentieren. Die Verarbeitungseinheit kann das Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden durch die Ansteuereinheit steuern und Messsignale von der Ausleseeinheit verarbeiten, um die Gegenwart und den Ort einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 zu detektieren und zu verarbeiten. Die Verarbeitungseinheit kann Änderungen in der Position einer Berührungs- oder Annäherungseingabe innerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 verfolgen. Die Speichereinheit kann Programme zur Ausführung durch die Verarbeitungseinheit speichern, inklusive Programme zur Steuerung der Ansteuereinheit zum Anlegen der Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden, Programme zur Verarbeitung der Messsignale von der Ausleseeinheit, und gegebenenfalls andere geeignete Programme. Obwohl die vorliegende Offenbarung eine konkrete Berührungssensorsteuereinheit mit einer konkreten Implementierung mit bestimmten Komponenten beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten mit jeder geeigneten Implementierung mit irgendwelchen geeigneten Komponenten.
  • Die auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordneten Leiterbahnen 14 aus leitfähigem Material könnend die Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 mit Anschlussflächen 16 verbinden, die ebenfalls auf dem Substrat des Berührungssensors 10 angeordnet sind. Wie untenstehend beschrieben wird, ermöglichen die Anschlussflächen 16 die Verbindung der Leiterbahnen 14 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12. Die Leiterbahnen 14 können sich in oder um (z. B. an den Kanten) die berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 erstrecken. Bestimmte Leiterbahnen 14 können Ansteuerverbindungen zur Verbindung der Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Ansteuerelektroden des Berührungssensors zur Verfügung stellen, über die die Ansteuereinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ansteuersignale an die Ansteuerelektroden anlegen kann. Andere Leiterbahnen 14 können Ausleseverbindungen für die Kopplung der Berührungssteuersensoreinheit 12 mit den Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 zur Verfügung stellen, über die die Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 Ladungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors 10 erfassen kann. Die Leiterbahnen 14 können aus dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material gebildet sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kupfer oder kupferhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem anderen Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Silber oder silberhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In einem weiteren Beispiel kann das leitfähige Material der Leiterbahnen 14 Kohlenstoff oder kohlenstoffhaltig sein und eine Breite von ungefähr 100 μm oder weniger haben. In bestimmten Ausführungsformen können die Leiterbahnen 14 ganz oder zum Teil aus ITO bestehen, zusätzlich oder als Alternative zu den dünnen Leitungen aus Metall oder einem anderen leitfähigen Material. Obwohl die vorliegende Offenbarung konkrete Leiterbahnen aus einem bestimmten Material mit einer bestimmten Breite beschreibt, umfasst die vorliegende Offenbarung alle geeigneten Leiterbahnen bestehend aus jedem geeigneten Material jeder geeigneten Breite. Zusätzlich zu den Leiterbahnen 14 kann der Berührungssensor 10 ein oder mehrere Masseleitungen beinhalten, die an einem Masseverbinder (der eine Anschlussfläche 16 sein kann) an einer Kante des Substrats des Berührungssensors 10 (ähnlich zu den Leiterbahnen 14) enden.
  • Die Anschlussflächen 16 können entlang eines oder mehrerer Ränder des Substrats außerhalb des berührungsempfindlichen Bereichs oder der berührungsempfindlichen Bereiche des Berührungssensors 10 angeordnet sein. Wie obenstehend beschrieben, kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auf einer FPC angeordnet sein. Die Anschlussflächen 16 können aus dem gleichen Material bestehen, wie die Leiterbahnen 14 und können auf der FPC unter Verwendung eines anisotropen leitfähigen Films (ACF) befestigt sein. Die Verbindung 18 kann leitfähige Leitungen auf der FPC beinhalten, die die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Anschlussflächen 16 verbinden, die wiederum die Berührungssensorsteuereinheit 12 mit den Leiterbahnen 14 und den Ansteuer- oder Ausleseelektroden des Berührungssensors 10 verbinden. In einer anderen Ausführungsform können die Anschlussflächen 16 mit einem elektromechanischen Verbinder (wie z. B. einem einsetzkraftfreien Leiterplattenverbinder) verbunden sein; in dieser Ausführungsform muss die Verbindung 18 keine FPC beinhalten. Die vorliegende Offenbarung umfasst alle geeigneten Verbinder 18 zwischen der Berührungssensorsteuereinheit 12 und dem Berührungssensor 10.
  • 2 zeigt das Äußere eines beispielhaften aktiven Stifts 200. In dem Beispiel der 2 kann der aktive Stift 200 externe Komponenten enthalten, wie z. B. Tasten 206, einen Schieberegler 202, einen Schieberegler 204, und eine Spitze 220. Darüber hinaus können die externen Komponenten in dem äußeren Gehäuse 216 integriert sein. Eine Bezugnahme auf einen aktiven Stift kann hier gegebenenfalls eine oder mehrere Tasten (z. B. Taste 206), einen oder mehrere Schieberegler (z. B. Schieberegler 202 oder Schieberegler 204), oder eine Spitze (z. B. die Spitze 220) umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, dass die Spitze 220 ein Punkt an einer Kante oder einer Ecke des aktiven Stifts 200 ist, an dem der Punkt den Berührungssensor 10 berührt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spitze 220 die Schreibfeder oder Spitze des aktiven Stifts 200 sein. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 in Verbindung mit dem Berührungssensor 10 aus 1 verwendet werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 Berührungs- oder Annäherungseingaben für den Berührungssensor 10 liefern. In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere externe Komponenten eine oder mehrere Interaktionen zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10, zwischen dem aktiven Stift 200 und einem Datenverarbeitungsgerät des Berührungssensors 10, zwischen dem aktiven Stift 200 und einem Benutzer (z. B. einem Benutzer des Datenverarbeitungsgeräts und des aktiven Stifts 200), oder zwischen dem Berührungssensor 10 und dem Benutzer ermöglichen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Datenverarbeitungsgerät des Berührungssensors 10 eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 umfassen, wenn der aktive Stift 200 in der Nähe des Berührungssensors 10 schwebt. Wenn eine der Tasten 206 gedrückt wird, kann der aktive Stift 200 Daten an das Datenverarbeitungsgerät senden, indem ein oder mehrere geeignete elektrische Signale mit niedriger Leistung und niedriger Frequenz über die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 an den Berührungssensor 10 gesendet werden. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Benutzer die Zurverfügungstellung einer Rückkopplung oder die Annahme von Eingaben von dem Benutzer umfassen. In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere der externen Komponenten mit einer Stiftsteuereinheit (z. B. der Stiftsteuereinheit 306) des aktiven Stifts 200 interagieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Spitze 220 einen oder mehrere Drucksensoren enthalten. Die Drucksensoren können dazu betreibbar sein, Informationen über den Druck an der Spitze an die Stiftsteuereinheit zu übertragen. Diese Spitzendruckinformation kann angeben, ob die Spitze 220 gegen eine Oberfläche eines Objekts gedrückt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spitze 220 beweglich sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Beweglichkeit einen Metall- und/oder einen Plastikstab enthalten, der gegen einen Drucksensor drückt. Auf diese Weise kann jede Kraft, die auf die Spitze 220 ausgeübt wird, einen entsprechenden Druckwert in dem Drucksensor auf Basis der Bewegung der Spitze 220 erzeugen. Darüber hinaus kann der entsprechende Druckwert in dem Drucksensor als eine vorbestimmte Funktion der Kraft erzeugt werden, die auf die Spitze 220 ausgeübt wird. Ein Analog-Digital-Wandler (ADC) kann den entsprechend erzeugten Druckwert messen. In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere Drucksensoren ein Sensorelement enthalten, dass die Kraft (die auf die Spitze 220 ausgeübt wird), basierend zumindest auf einer Widerstandsänderung einer mechanischen Konstruktion aufgrund der angelegten Kraft misst. Demzufolge kann die Widerstandsänderung durch eine Schaltung in einer Stiftsteuereinheit des aktiven Stifts 200 gemessen werden. In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere der Drucksensoren einen kapazitiven Sensor enthalten. Darüber hinaus kann eine Stiftsteuereinheit des aktiven Stifts 200 einen Timer und/oder einen Komparator enthalten, die eine Rate einer kapazitiven Ladung und/oder Entladung auf dem kapazitiven Sensor messen. Dementsprechend kann die Stiftsteuereinheit die Kraft (die auf die Spitze 220 ausgeübt wird) zumindest auf Basis der Rate der kapazitiven Ladung und/oder Entladung des kapazitiven Sensors messen. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel können ein oder mehrere Tasten 206 dazu betrieben werden, Informationen an die Stiftsteuereinheit zu übertragen. Die übertragenen Informationen können angeben, ob eine oder mehrere der Tasten 206 gedrückt oder aktiviert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann das äußere Gehäuse 216 jede geeignete Abmessung haben. Zusätzlich kann das äußere Gehäuse 216 aus jedem geeigneten Material oder jeder geeigneten Kombination von geeigneten Materialien bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das äußere Gehäuse 216 aus einem leitfähigen Material bestehen, um eine galvanische oder kapazitive Kopplung mit dem menschlichen Körper zu erzielen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine dünne dielektrische Schicht, die eine kapazitive Kopplung des aktiven Stifts 200 mit dem Berührungssensor 10 nicht wesentlich beeinflusst, auf dem leitfähigen Material aufgebracht sein. Obwohl diese Offenbarung bestimmte äußere Eigenschaften eines bestimmten aktiven Stifts beschreibt oder illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten äußeren Eigenschaften geeigneter aktiver Stifte. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte äußere Komponenten eines bestimmten aktiven Stifts illustriert oder beschreibt, die dazu betreibbar sind, bestimmte Interaktionen zu ermöglichen, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten äußeren Komponenten, die dazu betreibbar sind, geeignete Interaktionen in geeigneter Weise zu ermöglichen.
  • In bestimmten Ausführungsformen können die externen Komponenten als Schieberegler, Schalter, Räder, Trackballs, oder Roller funktionieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Schieberegler 202 als vertikaler Schieberegler funktionieren, der längs einer longitudinalen Achse des aktiven Stifts 200 ausgerichtet ist. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel kann der Schieberegler 204 als Rad funktionieren, das längs eines Umfangs des aktiven Stifts 200 ausgerichtet ist. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel können die Tasten 206 unter Verwendung von einem oder von mehreren flachen mechanischen einpoligen Ein-/Aus-Schaltern implementiert sein. In bestimmten Ausführungsformen können der Schieberegler 202, der Schieberegler 204, oder die Tasten 206 unter Verwendung von einem oder von mehreren Berührungssensoren implementiert sein. Die Berührungssensoren können jede geeignete Form, Abmessung oder Anordnung haben. Darüber hinaus können die Berührungssensoren aus jedem geeigneten Material bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann jeder Berührungssensor unter Verwendung eines flexiblen Geflechts eines elektrisch leitfähigen Materials implementiert sein. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel kann jeder Berührungssensor unter Verwendung einer FPC implementiert sein.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 Rillen 218 in seinem äußeren Gehäuse 216 aufweisen. Die Rillen 218 können jede geeignete Abmessung haben. Die Rillen 218 können in jedem geeigneten Bereich auf dem äußeren Gehäuse 216 des aktiven Stifts 200 angeordnet sein. Die Rillen 216 können die Griffigkeit des äußeren Gehäuses 216 des aktiven Stifts 200 verbessern. In bestimmten Ausführungsformen kann die Oberfläche 214 modifiziert sein. Die modifizierte Oberfläche 214 des aktiven Stifts 200 kann demzufolge Eigenschaften haben, die sich vom Rest des äußeren Gehäuses 216 unterscheiden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die modifizierte Oberfläche 214 eine andere Struktur, Temperatur, oder elektromagnetische Eigenschaft als der Rest des äußeren Gehäuses 216 haben. Die modifizierte Oberfläche 214 kann eine oder mehrere Komponenten auf dem äußeren Gehäuse 216 bilden. Die modifizierte Oberfläche 214 kann auch dazu in der Lage sein, eine oder mehrere Eigenschaften des aktiven Stifts 200 dynamisch zu ändern. Darüber hinaus kann der Benutzer mit der modifizierten Oberfläche 214 interagieren, um eine bestimmte Interaktion zur Verfügung zu stellen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Ziehen eines Fingers über die modifizierte Oberfläche 214 eine Datenübertragung zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 initiieren.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Spitze 220 einen oder mehrere leitfähige Ringe zur Datenkommunikation zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen können sich die leitfähigen Ringe in der Nähe des Endes der Spitze 220 befinden, um Dämpfungsverluste der von dem aktiven Stift 200 in den Berührungssensor 10 eingespeisten elektrischen Signale zu reduzieren. In bestimmten Ausführungsformen können sich die leitfähigen Ringe des aktiven Stifts 200 auf seinem äußeren Gehäuse 216 oder einem anderen geeigneten Teil des aktiven Stifts 200 befinden. In bestimmten Ausführungsformen kann ein Drucksensor der Spitze 220 Druckinformationen (z. B. einen Betrag des Drucks, der durch die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 auf eine Oberfläche des Berührungssensors 10 ausgeübt wird) zur Verfügung stellen oder zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 übertragen. Die Spitze 220 kann aus jedem geeigneten Material bestehen (z. B. einem elektrisch leitfähigen Material) und jede geeignete Abmessung aufweisen (z. B. einen Durchmesser von 1 mm oder weniger an seinem äußeren Ende). In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 einen Anschluss 208 an einer geeigneten Stelle seines äußeren Gehäuses 216 aufweisen. Der Anschluss 208 kann dazu konfiguriert sein, Signale oder Informationen zwischen dem aktiven Stift 200 und einem oder mehreren Datenverarbeitungsgeräten zu übertragen, beispielsweise über eine Kabelverbindung. Der Anschluss 208 kann auch Signale oder Informationen durch eine andere geeignete Technik mit niedriger Leistung übertragen, wie z. B. RS-232. Obwohl diese Offenbarung bestimmte aktive Stifte mit bestimmten äußeren Konfigurationen von bestimmten Komponenten mit einer bestimmten Anordnung, bestimmten Abmessungen, Zusammensetzungen oder Funktionalitäten beschreibt oder illustriert, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten aktiven Stifte, die geeignete äußere Konfigurationen von geeigneten Komponenten mit einer geeigneten Anordnung, Abmessung, Zusammensetzung, oder Funktionalität haben.
  • 3 zeigt beispielhafte interne Komponenten des aktiven Stifts 200. In dem Beispiel der 3 kann der aktive Stift 200 einen zentralen Schaft 300, einen Oszillator 302, eine Stromquelle 304, und eine Stiftsteuereinheit 306 enthalten. Obwohl diese Offenbarung aktive Stifte 200 mit einem bestimmten zentralen Schaft, einem bestimmten Oszillator, einer bestimmten Stromquelle und einer bestimmten Stiftsteuereinheit beschreibt oder illustriert, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Kombinationen von einem oder von mehreren geeigneten zentralen Schalten, einem oder mehreren geeigneten Oszillatoren, einem oder mehreren geeigneten Stromquellen und einer oder mehreren geeigneten Stiftsteuereinheiten in jeder geeigneten Weise. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 elektrische Signale über den zentralen Schaft 300 in einen oder mehrere leitfähige Ringe der Spitze 220 einspeisen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Oszillator 302 ein Spannungspotenzial der Spitze 220 zwischen einer Massespannung und einer oder mehreren vorbestimmten Spannungspegeln auf Basis von zumindest einem oder mehreren elektrischen Signalen (z. B. den über den zentralen Schaft 300 eingespeisten elektrischen Signalen) umschalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Oszillator 302 ein elektrisches Signal erzeugen, das einer oszillierenden Sinuswelle (oder einer anderen geeigneten glatten Welle) mit einer Frequenz von ungefähr 2 kHz bei ungefähr 15 V und einer maximalen Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannung von ungefähr 15 V entspricht. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der Oszillator 302 einen modifizierten Wien-Brückenoszillator enthalten, der dazu konfiguriert ist, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das einer elektrischen 2 kHz-Sinuswelle mit einer Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannungsamplitude von ungefähr 15 V und einer geringen Verzerrung entspricht. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der Oszillator 302 ein elektrisches Signal erzeugen, das einer oszillierenden Sinuswelle (oder einer anderen geeigneten glatten Welle) entspricht, die eine Frequenz hat, die ungefähr zwischen 14 kHz und 16 kHz liegt und eine maximale Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannungsamplitude von ungefähr 25 V und 32 V hat. In bestimmten Ausführungsformen kann jede Taste der Tasten 206 den Oszillator 302 dazu konfigurieren, ein bestimmtes Sinuswellensignal einer bestimmten Frequenz zu erzeugen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine erste Taste 206 den Oszillator 302 dazu konfigurieren, ein oszillierendes Sinuswellensignal von ungefähr 1,5 kHz zu erzeugen, und eine zweite Taste 206 kann den Oszillator 302 dazu konfigurieren, ein oszillierendes Sinuswellensignal von ungefähr 2 kHz zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen können der Oszillator 302 und die zugehörigen Komponenten in dem aktiven Stift 200 dafür ausgelegt sein, dass die Erzeugung von Sinuswellen (oder anderen geeigneten glatten Wellen) nach dem Loslassen von einer oder von mehreren Tasten 206 sofort angehalten wird.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304 jede geeignete Quelle von gespeicherter Energie sein, wie z. B. eine Quelle für elektrische oder chemische Energie. Derartige Energiequellen können für den Betrieb des aktiven Stifts 200 geeignet sein, ohne dass sie während der Lebensdauer des aktiven Stifts 200 ersetzt oder aufgeladen werden müssten. Die Stromquelle 304 kann aus einer Vielzahl von Superkondensatoren, einer Alkalibatterie, einer wiederaufladbaren Batterie, einer geeigneten Batterie mit langer Lebensdauer, oder einer geeigneten Kombination derselben bestehen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 304 eine wiederaufladbare Batterie mit 3 V sein. In einem anderen nicht einschränkenden Beispiel kann die Energiequelle 304 eine oder mehrere 1,5 V-Alkalibatterien enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304, wenn eine der Tasten 206 gedrückt wird, während der aktive Stift 200 im aktiven Modus betrieben wird, weniger als ungefähr 300 μA Strom verbrauchen. Wenn keine der Tasten 206 gedrückt wird, kann die Stromquelle 304 weniger als ungefähr 0,3 μA verbrauchen, um den aktiven Stift 200 in einem Ruhezustand zu halten. In anderen Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 so ausgelegt sein, dass die Stromquelle 304 einen im Wesentlichen vernachlässigbaren Strom verbraucht, wenn keine Tasten 206 gedrückt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304 eine wiederaufladbare Batterie enthalten. Die wiederaufladbare Batterie kann eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Metall-Hydrid-Batterie sein. Die Lithium-Ionen-Batterie kann für eine deutlich längere Zeitdauer (z. B. 5–10 Jahre) als die Nickel-Metall-Hydrid-Batterie halten. Darüber hinaus kann die Lithium-Ionen-Batterie den aktiven Stift 200 mit Strom versorgen, wenn eine der Tasten 206 gedrückt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304 auch durch Energie von einem Benutzer geladen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 304 durch Bewegungen geladen werden, die durch den Benutzer am aktiven Stift 200 induziert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304 des aktiven Stifts 200 auch Leistung von einem Datenverarbeitungsgerät oder einer anderen geeigneten externen Stromquelle empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Energie induktiv von dem Datenverarbeitungsgerät oder einer anderen geeigneten externen Stromquelle (z. B. einem drahtlosen Energietransmitter) übertragen werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304 eine oder mehrere Solarzellen enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stromquelle 304 ihre Leistung auch durch eine Kabelverbindung über einen geeigneten Anschluss (z. B. Anschluss 208) empfangen, der mit einer geeigneten externen Energiequelle verbunden ist. Obwohl diese Offenbarung bestimmte interne Komponenten eines bestimmten aktiven Stifts beschreibt oder illustriert, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten internen Komponenten eines geeigneten aktiven Stifts in jeder geeigneten Weise.
  • In bestimmten Ausführungsformen, bei denen eine Batterie (z. B. eine 1,5 V-Alkalibatterie) als Stromquelle 304 verwendet wird, kann eine Verlängerung der Lebensdauer der Batterie wichtig sein. Der Stromverbrauch durch den aktiven Stift 200 kann daher ein wichtiger Faktor für eine erweiterte Lebensdauer der Batterie sein. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Übertragungsschaltung (z. B. der Transmitter 402 aus 4) des aktiven Stifts 200 den Großteil der Leistung verbrauchen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Übertragungsschaltung ein elektrisches Signal in einen oder mehrere leitfähige Ringe des aktiven Stifts 200 einspeisen, um Daten zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 zu übertragen, wie dies oben stehend diskutiert wurde. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Übertragungsspannung der Übertragungsschaltung der wichtigste elektrische Parameter sein, der für die Reduktion der Leistungsaufnahme durch die Übertragungsschaltung zu berücksichtigen ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine dynamische Leistungsaufnahme der Übertragungsschaltung direkt proportional zu einem Produkt aus CLoad, fTx und (VTx)2 sein. In bestimmten Ausführungsformen kann CLoad einer kapazitiven Ausgangslast der Übertragungsschaltung entsprechen, die mit einem elektrischen Signal (z. B. dem Signal 412 aus 4) verbunden ist, das durch die Übertragungsschaltung erzeugt (z. B. ausgegeben) wird. fTx kann einer mittleren Frequenz des elektrischen Signals entsprechen, das durch die Übertragungsschaltung erzeugt wird. VTx kann einer Übertragungsspannung (z. B. einer Übertragungsspannungsamplitude) des elektrischen Signals entsprechen, das durch die Übertragungsschaltung erzeugt wird. Demzufolge kann der aktive Stift 200 mehr Leistung verbrauchen, wenn CLoad ansteigt, fTx ansteigt, VTx ansteigt, oder bei einer geeigneten Kombination derselben. Darüber hinaus kann auf Basis von zumindest der dynamischen Leistungsaufnahme VTx (d. h. die Übertragungsspannung) der wichtigste elektrische Parameter der dynamischen Leistungsaufnahme durch die Übertragungsschaltung sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die dynamische Leistungsaufnahme der Übertragungsschaltung exponentiell mit VTx ansteigen.
  • 4 zeigt eine Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200. In dem Beispiel der 4 kann die Stiftsteuereinheit 306 ein integrierter Halbleiterchip (IC) sein, der einen oder mehrere IP(intellect property)-Kerne enthält. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die IP-Kerne der Stiftsteuereinheit 306 einen IP-Kern für den Druckdetektor 408, einen IP-Kern für den Empfänger 410, einen IP-Kern für den adaptiven Steueralgorithmus 406, einen IP-Kern für die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 und einen IP-Kern für den Transmitter 402 enthalten. Obwohl die Offenbarung bestimmte Halbleiter-IC-Chips für bestimmte aktive Stifte mit bestimmten IP-Kernen entsprechend bestimmten Druckdetektoren, bestimmten Empfängern, bestimmten adaptiven Steueralgorithmen, bestimmten adaptiven Spannungserzeugungsschaltungen und bestimmten Transmittern beschreibt oder illustriert, umfasst die Offenbarung auch einen oder mehrere geeignete Halbleiter-IC-Chips für alle geeigneten aktiven Stifte mit jeder geeigneten Kombination von einem oder mehreren geeigneten IP-Kernen entsprechend einem oder mehreren geeigneten Druckdetektoren, jedem geeigneten Empfänger, jedem geeigneten adaptiven Steueralgorithmus, jeder geeigneten adaptiven Spannungserzeugungsschaltung, oder jedem geeigneten Transmitter in jeder geeigneten Weise. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der IP-Kern, der dem Transmitter 402 entspricht, in einem anderen Halbleiter-IC-Chip implementiert sein. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der IP-Kern, der dem Empfänger 410 entspricht, in einem anderen Halbleiter-IC-Chip implementiert sein. In bestimmten Ausführungsformen kann ein aktiver Stift ein reiner Übertragungsstift (Tx-only) sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel muss der aktive Tx-only-Stift keine Signale (z. B. Signale zur Synchronisation der Kommunikation zwischen dem aktiven Stift und einem Berührungssensor) von dem Berührungssensor empfangen. Der aktive Tx-only-Stift muss daher keinen IP-Kern für den Empfänger 410 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift ein aktiver Sendeempfangsstift (Tx/Rx) sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Tx/Rx-Stift der aktive Stift 200 aus 4 sein. Der aktive Tx/Rx-Stift kann daher Signale an einen Berührungssensor übertragen und Signale von dem Berührungssensor empfangen. Darüber hinaus kann der aktive Tx/Rx-Stift IP-Kerne enthalten, die einem oder mehreren geeigneten Transmittern (z. B. dem Transmitter 402) und einem oder mehreren geeigneten Empfängern (z. B. Empfänger 410) zum Übertragen und Empfangen von Signalen an dem Berührungssensor entsprechen.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 einen IP-Kern für den Druckdetektor 408 enthalten. Der Druckdetektor 408 kann Informationen von einem Drucksensor der Spitze 220 empfangen. Die Informationen können angeben, ob die Spitze 220 gegen einen Berührungssensor gedrückt wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Informationen angeben, ob die Spitze 220 gegen eine Oberfläche des Berührungssensors 10 gedrückt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann der Druckdetektor 408 einen Analog-Digital-Wandler (ADC) enthalten, der analoge Druckmessungen, die von der Spitze 220 (z. B. dem Drucksensor der Spitze 220) empfangen werden, in ein oder mehrere digitale Daten zur Lieferung an den adaptiven Steueralgorithmus 406 wandelt. Der Druckdetektor 408 kann danach die digitalen Daten an den IP-Kern senden, der dem adaptiven Steueralgorithmus 406 entspricht. Obwohl die Offenbarung einen bestimmten IP-Kern beschreibt oder illustriert, der einem bestimmten Druckdetektor entspricht, der detektiert, dass eine bestimmte Spitze eines bestimmten aktiven Stifts gegen einen bestimmten Berührungssensor in einer bestimmten Weise drückt, umfasst die Offenbarung alle geeigneten IP-Kerne, die jedem geeigneten Druckdetektor entsprechen, der detektiert, dass jede geeignete Spitze eines geeigneten aktiven Stifts gegen einen geeigneten Berührungssensor in geeigneter Weise drückt.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 einen IP-Kern für den Empfänger 410 enthalten. Der Empfänger 410 kann Signale 414 von einem Datenverarbeitungsgerät über einen Berührungssensor des Datenverarbeitungsgeräts empfangen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Empfänger Signale 414 von einem Datenverarbeitungsgerät über den Berührungssensor 10 empfangen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Datenverarbeitungsgerät ein Berührungsbildschirm sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Berührungsbildschirm eine Anzeige und einen Berührungssensor (z. B. den Berührungssensor 10) mit einem berührungsempfindlichen Bereich enthalten. Die Anzeige kann eine Flüssigkristallanzeige (LCD), eine LED-Anzeige, eine LED-hintergrundbeleuchtete LCD, oder eine andere geeignete Anzeige sein. Darüber hinaus kann die Anzeige durch ein Abdeckpanel und ein oder mehrere Substrate (mit den auf den Substraten angeordneten Ansteuer- und Ausleseelektroden) des Berührungsbildschirms hindurch sichtbar sein. In bestimmten Ausführungsformen kann das Datenverarbeitungsgerät eine Elektronik enthalten, die eine oder mehrere Funktionalitäten zur Verfügung stellt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Datenverarbeitungsgerät eine Schaltung oder eine andere geeignete Elektronik zur drahtlosen Kommunikation mit dem Datenverarbeitungsgerät, zur Ausführung von Programmen auf dem Datenverarbeitungsgerät, zur Erzeugung von grafischen oder anderen Benutzerschnittstellen (UIs) für das Datenverarbeitungsgerät zur Anzeige für einen Benutzer, zur Verwaltung der Stromversorgung des Datenverarbeitungsgeräts durch eine Batterie oder eine andere geeignete Stromquelle, zur Aufzeichnung von Multimedia-Inhalten, oder jeder anderen geeigneten Funktionalität oder jeder geeigneten Kombination derselben enthalten. In bestimmten Ausführungsformen können der aktive Stift 200 und eine Steuereinheit (z. B. die Berührungssensorsteuereinheit 12) des Berührungssensors vor der Datenkommunikation zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Datenverarbeitungsgerät synchronisiert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 mit der Steuereinheit über eine vorbestimmte Bitsequenz synchronisiert werden, die durch den Berührungssensor übertragen wird. Das Signal 414 kann somit die vorbestimmte Bitsequenz enthalten, die durch den Berührungssensor übertragen wird. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 durch die Steuereinheit synchronisiert werden, indem ein Ansteuersignal verarbeitet wird, das durch eine oder durch mehrere Elektroden des Berührungssensors übertragen wird. Das Signal 414 kann somit das Ansteuersignal enthalten. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 mit der Steuereinheit über eine vorbestimmte Bitsequenz synchronisiert werden, die von dem aktiven Stift 200 gesendet wird und durch den Berührungssensor empfangen wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das Signal 414, das von dem Empfänger 410 empfangen wird, ein elektrisches Signal enthalten, das durch eine oder mehrere Elektroden des Berührungssensors erzeugt wird. In dem Beispiel der 4 kann der Empfänger 410 eine Signalstärke des elektrischen Signals messen und die Signalstärkenmessung des elektrischen Signals an den IP-Kern übertragen, der dem adaptiven Steueralgorithmus 406 entspricht. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Empfänger 410 eine Spitzen-Spitzen-Spannungsamplitude des elektrischen Signals messen und die gemessene Spitzen-Spitzen-Spannungsamplitude des elektrischen Signals an den adaptiven Steueralgorithmus 406 senden. In bestimmten Ausführungsformen kann der Empfänger 410 die Signalstärke des elektrischen Signals messen, wenn der aktive Stift 200 in einem aktiven Modus (wie unten stehend diskutiert wird) betrieben wird und über dem Berührungssensor 10 schwebt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann unter Bezugnahme auf 9B der Empfänger 410 die Signalstärke des elektrischen Signals messen, wenn der aktive Stift 200 im aktiven Modus ist und in einem Abstand 904 über einer Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schwebt. Obwohl die Offenbarung bestimmte IP-Kerne entsprechend bestimmten Empfängern beschreibt oder illustriert, die bestimmte Signale von bestimmten Berührungssensoren in einer bestimmten Weise empfangen und messen, umfasst die Offenbarung alle geeigneten IP-Kerne, die allen geeigneten Empfängern entsprechen, die geeignete Signale von geeigneten Berührungssensoren in jeder geeigneten Weise empfangen und messen. Obwohl darüber hinaus die Offenbarung ein bestimmtes Datenverarbeitungsgerät eines bestimmten Berührungssensors in einer bestimmten Weise beschreibt, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Datenverarbeitungsgeräte jedes geeigneten Berührungssensors in jeder geeigneten Weise.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 einen IP-Kern für den adaptiven Steueralgorithmus 406 enthalten. Der adaptive Steueralgorithmus 406 kann durch eine oder durch mehrere Firmwares implementiert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der adaptive Steueralgorithmus 406 eine Spannung der elektrischen Signale anpassen (z. B. einstellen), die an einen Berührungssensor durch den aktiven Stift 200 übertragen werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der adaptive Steueralgorithmus 406 eine Spannung des Signals 412 anpassen, das an den Berührungssensor 10 über den Transmitter 402 der Stiftsteuereinheit 306 übertragen wird. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der adaptive Steueralgorithmus 306 ein Signal an den IP-Kern senden, der der adaptiven Spannungserzeugungsschaltung 404 entspricht, wobei das Signal eine geeignete Spannung für das Übertragungssignal 412 angibt (z. B. eine geeignete tatsächliche Übertragungsspannung für das Signal 412 einstellt). Eine Bezugnahme auf eine Spannung von elektrischen Signalen, die von einem aktiven Stift an einen Berührungssensor übertragen werden, kann hier gegebenenfalls eine tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts umfassen oder umgekehrt. In bestimmten Ausführungsformen kann der adaptive Steueralgorithmus 406 die tatsächliche Übertragungsspannung einstellen durch Lesen der Informationen, die von dem IP-Kern empfangen werden, der dem Druckdetektor 408 entspricht. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der adaptive Steueralgorithmus 406 die tatsächliche Übertragungsspannung zumindest auf Basis davon anpassen, ob der Druckdetektor 408 feststellt, dass die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 gegen den Berührungssensor gedrückt wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 9A kann der adaptive Steueralgorithmus 406, wenn die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 gegen die Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 gedrückt wird, die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 des aktiven Stifts 200 dazu anweisen, elektrische Signale an eine Datenverarbeitungseinrichtung des Berührungssensors 10 über den Berührungssensor 10 bei einer ersten tatsächlichen Übertragungsspannung (z. B. 6 V) zu übertragen. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 9B kann der adaptive Steueralgorithmus 406, wenn die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 nicht gegen die Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 gedrückt wird (sondern stattdessen in einem Abstand 904 über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schwebt), die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 dazu anweisen, elektrische Signale an die Datenverarbeitungseinrichtung über den Berührungssensor 10 bei einer zweiten tatsächlichen Übertragungsspannung (z. B. 24 V) zu übertragen, die höher ist als die erste tatsächliche Übertragungsspannung. In bestimmten Ausführungsformen kann der adaptive Steueralgorithmus 406 die tatsächliche Übertragungsspannung anpassen, indem Informationen gelesen werden, die von dem IP-Kern gesendet werden, der dem Empfänger 410 entspricht. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die Informationen die gemessene Stärke des Signals 414 enthalten, das durch den Empfänger 410 empfangen wird und von dem Berührungssensor gesendet wird, wie dies oben stehend diskutiert wurde. Dementsprechend kann der adaptive Steueralgorithmus 406 die tatsächliche Übertragungsspannung zumindest auf Basis der gemessenen Stärke des Signals 414 anpassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der adaptive Steueralgorithmus 406 die tatsächliche Übertragungsspannung erhöhen, wenn die gemessene Stärke des Signals 414 abnimmt, oder umgekehrt. In bestimmten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 9A–9B kann der adaptive Steueralgorithmus 406 die tatsächliche Übertragungsspannung auf Basis der gemessenen Stärke des Signals 414 nur dann anpassen, wenn der aktive Stift 200 im Abstand 904 über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schwebt (vgl. 9B), und nicht wenn der aktive Stift 200 gegen eine Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 drückt (vgl. 9A). In bestimmten Ausführungsformen kann die von dem adaptiven Steueralgorithmus 406 angewiesene tatsächliche Übertragungsspannung, während der aktive Stift 200 über dem Berührungssensor schwebt (und den Berührungssensor nicht berührt), größer sein als eine andere tatsächliche Übertragungsspannung, die durch den adaptiven Steueralgorithmus 406 angewiesen wird, während der aktive Stift 200 gegen den Berührungssensor gedrückt wird. Obwohl die Offenbarung einen bestimmten IP-Kern entsprechend einem bestimmten adaptiven Steueralgorithmus beschreibt oder illustriert, der eine bestimmte tatsächliche Übertragungsspannung eines bestimmten aktiven Stifts auf Basis einer bestimmten Stärke eines bestimmten Signals anpasst, das von einem bestimmten Berührungssensor empfangen wird, oder einem bestimmten Druck einer bestimmten Spitze des aktiven Stifts gegen den Berührungssensor in einer bestimmten Weise, umfasst die Offenbarung alle geeigneten IP-Kerne entsprechend jedem geeigneten adaptiven Steueralgorithmus, der jede geeignete tatsächliche Übertragungsspannung eines geeigneten aktiven Stifts auf Basis einer geeigneten Stärke eines geeigneten Signals anpasst, das von einem geeigneten Berührungssensor empfangen wird, oder einem geeigneten Druck einer geeigneten Spitze des aktiven Stifts gegen den Berührungssensor in jeder geeigneten Weise. Obwohl darüber hinaus die Offenbarung einen adaptiven Steueralgorithmus zur Anpassung einer bestimmten tatsächlichen Übertragungsspannungen eines bestimmten aktiven Stifts in einer bestimmten Weise beschreibt oder illustriert, umfasst die Offenbarung jeden geeigneten adaptiven Steueralgorithmus zur Anpassung jeder geeigneten tatsächlichen Übertragungsspannung eines geeigneten aktiven Stifts in jeder geeigneten Weise. In bestimmten Ausführungsformen kann der adaptive Steueralgorithmus 406 auch eine oder mehrere Abhängigkeiten des aktiven Stifts 200 von der Leistungsaufnahme oder dem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Signals 412 des aktiven Stifts 200 berücksichtigen, um die tatsächliche Übertragungsspannung des Transmitters 402 anzupassen, wie dies oben stehend beschrieben wurde. Der adaptive Steueralgorithmus 406 kann auch ein Übertragungsschema (oder Übertragungsnutzlast) des Signals 412 zur Anpassung der tatsächlichen Übertragungsspannung des Transmitters 402 berücksichtigen. Der adaptive Steueralgorithmus 406 kann auch einen Anbieter der Berührungssensor-Steuereinheit 12 zur Anpassen der tatsächlichen Übertragungsspannung des Transmitters 402 berücksichtigen, wie dies unten stehend diskutiert wird.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 einen IP-Kern für die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 enthalten. In dem Beispiel der 4 kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 als Eingabe ein Signal von dem IP-Kern empfangen, der dem adaptiven Steueralgorithmus 406 entspricht, und eine tatsächliche Übertragungsspannung für den IP-Kern erzeugen, der dem Transmitter 402 entspricht, auf Basis des empfangenen Signals. In bestimmten Ausführungsformen kann die erzeugte tatsächliche Übertragungsspannung einen oder mehrere programmierbare Übertragungsspannungspegel (z. B. 5,5 V bis 24 V in 1 V-Schritten) umfassen, die durch die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 dynamisch erzeugt werden können. Derartige programmierbare Übertragungsspannungspegel können die Leistungsaufnahme (z. B. Stromaufnahme der Stromquelle 304) des aktiven Stifts 200 optimieren. In bestimmten Ausführungsformen kann die tatsächliche Übertragungsspannung des Signals 412 deutlich höher sein als eine Spannung der Stromquelle 304. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromquelle 304 eine 1,5 V-Alkalibatterie enthalten und die tatsächliche Übertragungsspannung kann von ungefähr 6 V bis 24 V reichen. Die somit deutlich höhere tatsächliche Übertragungsspannung kann den aktiven Stift 200 dazu in die Lage versetzen, mit dem Berührungssensor 10 zu kommunizieren, während er in einem Abstand über einer Oberfläche des Berührungssensors 10 schwebt. In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 eine oder mehrere Boost(z. B. Aufwärts)-Spannungssteuereinheiten zur Konfigurierung der tatsächlichen Übertragungsspannung (z. B. 24 V) aus einer Spannung (z. B. 1,5 V) der Stromquelle 304 (z. B. Alkalibatterie) enthalten. Darüber hinaus können die Aufwärtsspannungssteuereinheiten die tatsächliche Übertragungsspannung an einer bestimmten Spannungsamplitude aufrechterhalten (d. h. regeln). In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 eine oder mehrere Ableitschaltungen enthalten, um die tatsächliche Übertragungsspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeit zu regeln (z. B. innerhalb von ungefähr 5 ms von ungefähr 24 V auf 6 V). In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 einen Anlaufmechanismus (z. B. eine Langsam-Start-Firmware) enthalten, die die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 so betreibt, dass ein hoher Anlaufstrom zu Beginn des Boosting-Vorgangs (z. B. des Pumpens) der tatsächlichen Übertragungsspannung vermieden wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 einen automatischen Aktualisierungsmodus zur Reduktion der Stromaufnahme enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 einen Gate-Schutz enthalten, der sicherstellt, dass die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 gesperrt ist, wenn ein Universal-Eingangs-Ausgangs-Anschluss (general purpose input output, GPIO) der Stiftsteuereinheit 306 auf GND liegt. In bestimmten Ausführungsformen kann die aktive Spannungserzeugungsschaltung 404 einen oder mehrere Gleichspannungswandler (DC-Wandler) enthalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die aktive Spannungserzeugungsschaltung 404 zwei DC-Spannungswandler enthalten (in 4 nicht dargestellt). Ein erster DC-Spannungswandler kann eine Spannung (z. B. 1,5 V) der Stromquelle 304 (z. B. eine Alkalibatterie) auf eine Zwischenspannung (z. B. ungefähr 2,7 V) basierend zumindest auf einem Effizienzpegel (z. B. ungefähr 85%) des ersten DC-Spannungswandlers wandeln. Die Zwischenspannung kann eine DC-Eingangsspannung für einen zweiten DC-Spannungswandler bilden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Zwischenspannung höher sein als die Spannung der Stromquelle 304. In bestimmten Ausführungsformen kann die Zwischenspannung einer Systemspannung der Stiftsteuereinheit 306 entsprechen. Darüber hinaus kann der zweite DC-Spannungswandler die Zwischenspannung in die tatsächliche Übertragungsspannung für den Transmitter 402 zumindest auf Basis einer angewiesenen Spannung, die durch den adaptiven Steueralgorithmus 406, wie oben stehend diskutiert, erzeugt wird, und eines Effizienzpegels des zweiten DC-Spannungswandlers wandeln. In bestimmten Ausführungsformen kann der zweite DC-Spannungswandler ein programmierbarer DC-Spannungswandler sein, der die Zwischenspannung in die tatsächliche Übertragungsspannung wandelt. In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere DC-Spannungswandler eine Boost-Spannungssteuereinheit enthalten. Die Boost-Spannungssteuereinheit kann die tatsächliche Übertragungsspannung für den Transmitter 402 aus einer vergleichsweise niedrigen Spannung (z. B. einer Systemspannung der Stiftsteuereinheit 306) erzeugen, wie dies unten stehend diskutiert wird. Obwohl diese Offenbarung einem bestimmten IP-Kern entsprechend einer adaptiven Spannungserzeugungsschaltung zur Erzeugung bestimmter tatsächlicher Übertragungsspannungen auf Basis von zumindest bestimmten DC-Spannungswandlern und bestimmten angewiesenen Spannungen, die durch bestimmte adaptive Steueralgorithmen in einer bestimmten Weise erzeugt werden, beschreibt oder illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten IP-Kerne entsprechend allen geeigneten adaptiven Spannungserzeugungsschaltungen zur Erzeugung geeigneter tatsächlicher Übertragungsspannungen auf Basis von zumindest einem oder mehreren geeigneten DC-Spannungswandlern und jeder geeigneten angewiesenen Spannung, die durch einen geeigneten adaptiven Steueralgorithmus in jeder geeigneten Weise erzeugt wird.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 einen IP-Kern für den Transmitter 402 enthalten. In dem Beispiel der 4 kann der Transmitter 402 die tatsächliche Übertragungsspannung von dem IP-Kern empfangen, der der adaptiven Spannungserzeugungsschaltung 404 für das Übertragungssignal 412 entspricht. In bestimmten Ausführungsformen kann der Transmitter 402 das Signal 412 zumindest auf Basis der tatsächlichen Übertragungsspannung, einer vorbestimmten Frequenz (z. B. der Frequenz des Oszillators 302), einer vorbestimmten Rahmenrate (z. B. der Rahmenrate des Übertragungsschemas des Signals 412), einer vorbestimmten Zahl von Impulsen innerhalb jedes Rahmens des Signals 412, oder einer kapazitiven Ausgangslast CLoad des Transmitters 402 aus Sicht des Signals 412 erzeugen. Das Signal 412 kann ein oder mehrere elektrische Signale umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 das Signal 412 in einen oder mehrere leitfähige Ringe der Spitze 220 über dem zentralen Schaft 300 einspeisen, wie dies oben stehend diskutiert wurde. Darüber hinaus kann das Signal 412 von einem Berührungssensor (z. B. dem Berührungssensor 10) empfangen werden, der mit der Spitze 220 des aktiven Stifts 200 in Kontakt ist oder sich in dessen Nähe befindet. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Signal 412 dafür sorgen, dass ein Spannungspotenzial der Spitze 220 zwischen der GND-Spannung und der tatsächlichen Übertragungsspannung alterniert. Das alternierende Spannungspotenzial der Spitze 220 kann eine Ladungsmenge beeinflussen, die an einer oder an mehreren Ausleseelektroden des Berührungssensors induziert wird. Die beeinflussten induzierten Ladungen können Kapazitätsänderungen an den kapazitiven Knoten des Berührungssensors verursachen. Darüber hinaus kann eine Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit des Berührungssensors die Kapazitätsänderungen messen, wie dies oben stehend diskutiert wurde. Die Kapazitätsänderungen können dem Signal 412 entsprechen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Transmitter 402, wenn der aktive Stift 200 auf einer Oberfläche des Berührungssensors 10 schreibt (z. B. die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 wird gegen die Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 gepresst, wie in 9A dargestellt), einen oder mehrere Kondensatoren verwenden, um das Signal 412 zu übertragen, bis die Kondensatoren auf ihren minimalen Spannungspegel entladen sind. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Entladung der Kondensatoren eine oder mehrere Niederfrequenzentladungen umfassen. Darüber hinaus können derartige Niederfrequenzentladungen durch einen oder mehrere Hochpassfilter in der Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 herausgefiltert werden. Wenn in bestimmten Ausführungsformen der aktive Stift 200 über einer Oberfläche des Berührungssensors 10 schwebt (z. B. wenn sich die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 in einem Abstand 904 über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 befindet, wie dies in 9B dargestellt ist), kann ein Spannungspumppegel von einem oder von mehreren DC-Spannungswandlern der adaptiven Spannungserzeugungsschaltung 404 ansteigen. Der Anstieg des Spannungspumppegels kann somit den Transmitter 402 dazu in die Lage versetzen, das Signal 412 im Wesentlichen sofort als Reaktion auf eine Erhöhung des Schwebeabstands mit einem höheren Spannungspegel zu übertragen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Pumpanstiegszeit von einem oder von mehreren DC-Spannungswandlern in der adaptiven Spannungserzeugungsschaltung 404 weniger als ungefähr 2 ms betragen. In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 eine Pumpspannung (z. B. die tatsächliche Übertragungsspannung) für den Transmitter 402 dynamisch für jeden Rahmen als Reaktion auf eine Änderung der Schwebeentfernung des aktiven Stifts 200 von der Oberfläche des Berührungssensors 10 erzeugen. Obwohl die Offenbarung bestimmte IP-Kerne entsprechend bestimmten Transmittern bestimmter aktiver Stifte beschreibt oder illustriert, die bestimmte Signale bei bestimmten Übertragungsspannungen an einen bestimmten Berührungssensor übertragen, umfasst die Offenbarung alle geeigneten IP-Kerne jedes geeigneten Transmitters jedes geeigneten aktiven Stifts, der geeignete Signale bei jeder geeigneten Übertragungsspannung an geeignete Berührungssensoren in jeder geeigneten Weise überträgt.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts von der Art des aktiven Stifts (z. B. abhängig davon, ob der aktive Stift ein aktiver Tx-only-Stift oder ein aktiver Tx/Rx-Stift ist) abhängen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein aktiver Tx/Rx-Stift, der in einem Abstand über einem Berührungssensor (z. B. den Berührungssensor 10) schwebt, eine tatsächliche Übertragungsspannung auf Basis einer gemessenen Stärke von einem oder von mehreren Signalen (z. B. dem Signal 414) anpassen, das von dem Berührungssensor empfangen wird. Im Gegensatz dazu kann ein aktiver Tx-only-Stift, der im gleichen Abstand über dem Berührungssensor schwebt, nicht dazu in der Lage sein, die tatsächliche Übertragungsspannung anzupassen, da er keine Signale von dem Berührungssensor empfängt. Demzufolge kann die Leistungsaufnahme des aktiven Tx/Rx-Stifts besser sein (d. h. geringer sein) als die des aktiven Tx-only-Stifts, während der aktive Stift über dem Berührungssensor schwebt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts von einem Verwendungsmuster des aktiven Stifts abhängen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts 200 im aktiven Modus von einem Prozentsatz der Zeit abhängen, in der der aktive Stift 200 schwebt (z. B. innerhalb unmittelbarer Nähe der Oberfläche des Berührungssensors 10), im Vergleich zu einem Prozentsatz der Zeit, in der der aktive Stift 200 auf der Oberfläche des Berührungssensors 10 schreibt. Der aktive Stift 200, dessen Spitze 220 in ständigen Kontakt mit der Oberfläche des Berührungssensors 10 ist (d. h. „Schreiben”), kann weniger Leistung durch eine Übertragung bei einer niedrigeren tatsächlichen Übertragungsspannung verbrauchen, im Vergleich zu einem im Wesentlichen äquivalenten aktiven Stift 200, dessen Spitze 220 in einem Abstand über der Oberfläche des Berührungssensors 10 schwebt (d. h. „Schweben”). In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein aktiver Stift 200 mit einem Verwendungsmuster von 75% Schreiben und 25% Schweben eine niedrigere Leistungsaufnahme haben, als ein aktiver Stift 200 mit einem Verwendungsmuster von 25% Schreiben und 75% Schweben. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts 200 von einem Übertragungsschema (z. B. Übertragungsnutzlast) des Signals 412 abhängen. Eine Bezugnahme auf ein Übertragungsschema kann hier gegebenenfalls eine Übertragungsnutzlast umfassen, oder umgekehrt. Ein Übertragungsschema kann eine Vielzahl von Rahmen umfassen, wobei jeder Rahmen 32 Übertragungsimpulse von 16 Datenbits umfasst, die viermal wiederholt werden. In bestimmten Ausführungsformen können ein oder mehrere leitfähige Ringe der Spitze 220 zwischen GND-Spannung und der tatsächlichen Übertragungsspannung auf Basis von fTx (d. h. der mittleren Frequenz des Signals 412) umschalten. Mit einem Anstieg von fTx kann mehr Energie durch den aktiven Stift 200 aufgewendet werden, um das Signal 412 zu übertragen. Wenn folglich das Übertragungsschema ein häufigeres Umschalten der leitfähigen Ringe der Spitze 220 verursacht, kann der aktive Stift 200 mehr Leistung von der Stromquelle 304 verbrauchen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Übertragungsnutzlast zumindest auf Basis eines elektrischen Umgebungsrauschens des aktiven Stifts 200 und des Berührungssensors 10 variieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Übertragungsnutzlast gemäß einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) des Signals 412 variieren. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 im Wesentlichen äquivalente Nachrichtenprotokolle zur Kommunikation mit dem Berührungssensor 10 verwenden, während die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 gegen den Berührungssensor 10 gedrückt wird, wie dies z. B. in 9A dargestellt ist, und während der aktive Stift 200 in einem Abstand über dem Berührungssensor 10 schwebt, wie dies z. B. in 9B dargestellt ist. Der aktive Stift 200 sollte daher in der Lage sein, Nachrichten unter Verwendung von im Wesentlichen äquivalenten Übertragungsprotokollen zu übertragen, unabhängig davon, ob die Spitze 220 gegen den Berührungssensor 10 gedrückt wird oder über ihm schwebt. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 dazu betreibbar sein, bei einer höheren tatsächlichen Übertragungsspannung zu übertragen, während er gegen den Berührungssensor 10 gepresst wird (z. B. beim Schreiben auf der Oberfläche des Berührungssensors 10, wie in 9A dargestellt), um eine höhere Positionsgenauigkeit und Linearität auf Kosten der Leistungsaufnahme zu erzielen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Übertragungsschema des Signals 412 von einem Anbieter der Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 abhängen. Unterschiedliche Anbieter der Berührungssensorsteuereinheit 12 können unterschiedliche Anforderungen für das Signal 412 haben. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann ein erster Anbieter verlangen, dass das Signal 412 durchgängig unterhalb einer vorbestimmten tatsächlichen Übertragungsspannung (z. B. 6 V) übertragen wird. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann ein zweiter Anbieter verlangen, dass das Signal 412 durchgängig oberhalb einer vorbestimmten tatsächlichen Übertragungsspannung (z. B. 18 V) übertragen wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts 200 von einer Transmitterlast (z. B. der kapazitiven Ausgangslast CLoad) des Transmitters 402 aus Sicht des Signals 412 abhängen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann bei einem Anstieg der Transmitterlast mehr Leistung durch den Transmitter 402 verbraucht werden, um das Signal 412 zu übertragen, wie dies oben stehend diskutiert wurde.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts von einem Betriebsmodus des Aktivstifts abhängen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 in drei Moden betrieben werden: schlafend (Sleep), im Wartezustand (Idle) und aktiv. Im Schlafmodus kann der Transmitter 402 des aktiven Stifts 200 abgeschaltet werden. Der Transmitter 402 kann somit im Schlafzustand eine im Wesentlichen minimale Leistungsaufnahme haben. In bestimmten Ausführungsformen kann der Empfänger 410 ebenfalls abgeschaltet werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 für den Großteil der Zeit im Schlafmodus betrieben werden. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 in den Schlafmodus übergehen, wenn er für eine vorbestimmte Zeitdauer kein Synchronisationssignal (z. B. Signal 414) empfangen hat. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 im Schlafmodus bleiben, bis die Spitze 220 gegen eine Oberfläche gedrückt wird. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 im Schlafmodus bleiben, bis der Empfänger 410 ein Signal (z. B. das Signal 414) von einem Berührungssensor (z. B. dem Berührungssensor 10) detektiert. Im Wartezustand kann der aktive Stift 200 ständig nach einem Signal von einem Berührungssensor suchen, um sich mit einer Steuereinheit des Berührungssensors zu synchronisieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 im Wartezustand ständig nach dem Signal 414 von dem Berührungssensor 10 suchen, um sich mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 zu synchronisieren. Der aktive Stift 200 kann periodisch in den Wartezustand übergehen, während er zum Schreiben verwendet wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 von einer Oberfläche des Berührungssensors 10 (z. B. Berührungsbildschirm) abgehoben werden, während er zum Schreiben verwendet wird. Der aktive Stift 200 kann demzufolge als Reaktion auf das Abheben von der Oberfläche in den Wartemodus übergehen. In bestimmten Ausführungsformen kann der Transmitter 402 im Wartemodus abgeschaltet werden, während der Empfänger 410 betriebsbereit bleibt, um Signale von dem Berührungssensor 10 zu empfangen. In bestimmten Ausführungsformen kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 periodisch einen oder mehrere Kondensatoren auffrischen, um im Wesentlichen sofort, nachdem der aktive Stift 200 eine Steuereinheit des Berührungssensors (z. B. des Berührungssensors 10) detektiert hat, zum Senden des Signals 412 bereit zu sein. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 die Kondensatoren anfänglich vorab auf einen vorbestimmten Spannungspegel (z. B. die tatsächliche Übertragungsspannung) aufladen. Im aktiven Modus kann der aktive Stift 200 in einem Abstand über dem Berührungssensor 10 schweben, wie dies in 9B dargestellt ist, oder auf dem Berührungssensor 10 schreiben, wie dies in 9A dargestellt ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 25% der Zeit mit Schweben und 75% der Zeit mit Schreiben verbringen. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 eine im Wesentlichen äquivalente Zahl von Impulsen an den Berührungssensor (z. B. den Berührungssensor 10) übertragen, während er schwebt und während er schreibt. In bestimmten Ausführungsformen kann der Empfänger 410 im aktiven Modus in einem oder mehreren Zeitschlitzen eingeschaltet werden, wenn zu erwarten ist, dass eine Synchronisierung zwischen dem aktiven Stift 200 und einer Steuereinheit des Berührungssensors (z. B. der Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10) auftritt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Empfänger 410 für ein festes Zeitintervall eingeschaltet werden, nachdem der aktive Stift 200 eine Synchronisierung mit der Steuereinheit geschafft hat. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann der Empfänger 410 abgeschaltet werden, während der Transmitter 402 ein Signal (z. B. das Signal 412) an den Berührungssensor sendet. In bestimmten Ausführungsformen kann der Transmitter 402 im aktiven Modus vollständig eingeschaltet werden, nachdem die Synchronisierung zwischen dem aktiven Stift 200 und der Steuereinheit abgeschlossen ist, oder während einer Übertragung von einem oder von mehreren Signalen (z. B. dem Signal 412) an den Berührungssensor. Ansonsten kann der Transmitter 402 in einem übertragungsbereiten Zustand sein, in dem ein oder mehrere Kondensatoren des aktiven Stifts 200 durch die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 aufgefrischt werden, wie dies oben stehend diskutiert wurde. In bestimmten Ausführungsformen kann der adaptive Steueralgorithmus 406 nur betreibbar sein, wenn der aktive Stift 200 im aktiven Modus ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 eine tatsächliche Übertragungsspannung des Transmitters 402 nur dann anpassen, während der aktive Stift 200 im aktiven Modus betrieben wird. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Abhängigkeiten bestimmter Leistungsaufnahmen bestimmter aktiver Stifte beschreibt, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Abhängigkeiten geeigneter Leistungsaufnahmen geeigneter aktiver Stifte in jeder geeigneten Weise. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte Betriebsmoden bestimmter aktiver Stifte beschreibt, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Betriebsmoden aller geeigneten aktiven Stifte.
  • 5 zeigt eine Boost-Spannungssteuereinheit 500. In dem Beispiel der 5 kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 eine Ausgangsspannung (z. B. Vout der 5) an der Spitze 220 erzeugen. Die erzeugte Ausgangsspannung kann darüber hinaus programmierbare Spannungspegel von ungefähr 5,5 V bis ungefähr 24 V umfassen. Eine Bezugnahme auf eine Ausgangsspannung der Boost-Spannungssteuereinheit 500 kann gegebenenfalls Vout umfassen, oder umgekehrt. In bestimmten Ausführungsformen kann die erzeugte Ausgangsspannung programmierbar sein, abhängig davon, ob eine Kraft auf die Spitze 220 ausgeübt wird. Wenn eine Kraft auf die Spitze 220 ausgeübt wird, kann die erzeugte Ausgangsspannung auf eine vorbestimmte Spannung programmiert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann eine Kraft auf die Spitze 220 ausgeübt werden, wenn der aktive Stift 200 zum Schreiben verwendet wird. Die erzeugte Ausgangsspannung an der Spitze 220 kann demzufolge auf einen reduzierten Spannungspegel programmiert werden. Wenn andererseits keine Kraft auf die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 ausgeübt wird (z. B. wenn der aktive Stift 200 in der Nähe eines Berührungssensors schwebt), dann kann die erzeugte Ausgangsspannung zumindest auf Basis einer ermittelten Stärke eines elektrischen Signals, das durch einen Empfänger des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor empfangen wird, programmiert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die erzeugte Ausgangsspannung durch eine Firmware der Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200 programmiert werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 eine Ableitschaltung (oder eine Ableitung) enthalten, um eine oder mehrere Spannungen der Stiftsteuereinheit 306 abzuregeln. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Ableitschaltung der Boost-Spannungssteuereinheit 500 Vout innerhalb von 5 ms von ungefähr 24 V auf ungefähr 6 V herabregeln. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann die Ableitschaltung der Boost-Spannungsregeleinheit 500 eine Betriebsspannung der Stiftsteuereinheit 306 so herabregeln, dass die Stiftsteuereinheit 306 in einem Zustand mit niedriger Stromaufnahme (z. B. Wartemodus) betrieben wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 durch einen Anlaufalgorithmus betrieben werden, der einen hohen Anlaufstrom während der anfänglichen Pumpsequenzen vermeidet. Zusätzlich kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 in einem automatischen Auffrischmodus für eine reduzierte Stromaufnahme betrieben werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 einen Gate-Schutz enthalten, der sicherstellt, dass die Boost-Spannungssteuereinheit 500 gesperrt ist, wenn ein GPIO-Anschluss der Stiftsteuereinheit 306 auf GND gelegt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 Vout der Boost-Spannungssteuereinheit 500 als Eingangssignal für einen Ein/Aus-Schalter für das Übertragen des Signals 412 von dem Transmitter 402 verwenden.
  • In dem Beispiel der 5 kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 einen Komparator enthalten, der Vout misst. In bestimmten Ausführungsformen kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 den Komparator zusammen mit der Schaltersteuerung verwenden, um den Boost abzuschalten, wenn Vout über einem vorbestimmten Schwellenspannungspegel liegt. Wenn im Gegensatz dazu Vout unterhalb des vorbestimmten Schwellenspannungspegels liegt, kann die Boost-Spannungssteuereinheit 500 den Boost freischalten. Eine Bezugnahme auf einen Boost der Boost-Spannungssteuereinheit 500 kann eine Erhöhung (oder Heraufstufung) von Vout durch die Boost-Spannungssteuereinheit 500 mitumfassen, oder umgekehrt. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Boost-Steuereinheit der Boost-Spannungssteuereinheit 500 ein Signal (z. B. „Pegel” in 5) an den Komparator senden, um den vorbestimmten Schwellenspannungspegel zumindest auf Basis eines Wertes des Signals anzupassen. Obwohl die Offenbarung eine bestimmte Boost-Spannungssteuereinheit für die Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten DC-Spannungsregulatoren für Stiftsteuereinheiten 306 des aktiven Stifts 200 in jeder geeigneten Weise. Obwohl darüber hinaus die Offenbarung bestimmte Boost-Spannungssteuereinheiten zur Erzeugung bestimmter Ausgangsspannung an der Spitze 220 des aktiven Stifts 200 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Kombinationen von einer oder von mehreren geeigneten Spannungsquellen zur Erzeugung geeigneter Ausgangsspannungen an der Spitze 220 des aktiven Stifts 200 in jeder geeigneten Weise.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Zustandsdiagramm der Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200. In dem Beispiel der 6 kann die Stiftsteuereinheit 306 zwischen dem Schlafmodus 600 und dem Wartemodus 602 betrieben werden. Im Schlafmodus 600 können der Transmitter 402 und der Empfänger 410 der Stiftsteuereinheit 306 ausgeschaltet werden, wie dies oben stehend diskutiert wurde. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 muss daher nicht nach Signalen (z. B. dem Signal 412) von dem aktiven Stift 200 suchen. Der aktive Stift 200 muss ebenfalls nicht nach Signalen (z. B. dem Signal 414) von einem Berührungssensor (z. B. dem Berührungssensor 10) suchen. Eine Bezugnahme auf einen Berührungssensor kann hier gegebenenfalls den Berührungssensor 10 umfassen, oder umgekehrt. Im Wartezustand 602 kann der Transmitter 402 abgeschaltet sein und der Empfänger 410 der Stiftsteuereinheit 306 kann betriebsbereit bleiben, um Signale von dem Berührungssensor 10 zu empfangen, wie dies oben stehend diskutiert wurde. In bestimmten Ausführungsformen hat der aktive Stift 200 im Wartemodus 602 noch keinen Kontakt mit dem Berührungssensor etabliert, selbst wenn der aktive Stift 200 zuvor einen Kontakt mit dem Berührungssensor 10 etabliert hatte (und den Kontakt mit dem Berührungssensor danach wieder verloren hat). Der aktive Stift 200 kann daher aktiv versuchen, den Kontakt mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 wiederherzustellen. Darüber hinaus können die Kanten 604 und 606 Übergänge der Stiftsteuereinheit 306 zwischen dem Schlafmodus 600 und dem Wartemodus 602 gemäß einem Aufweckzeitgeber (wake-up timer, WUT) der Stiftsteuereinheit 306 repräsentieren. In bestimmten Ausführungsformen kann der WUT auf Basis eines programmierbaren Timers betreibbar sein. Der programmierbare Timer kann ein oder mehrere Zeitintervalle (z. B. von ungefähr 64 μs bis ungefähr 8,192 ms) umfassen, damit die Stiftsteuereinheit 306 vom Schlafmodus 600 in den Wartemodus 602, und vom Wartemodus 602 in den Schlafmodus 600 nach Ablauf der entsprechenden Zeitintervalle übergeht. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stiftsteuereinheit 306 vom Schlafmodus 600 in den Wartemodus 602 nach einem ersten vorbestimmten Zeitintervall (d. h. einer Übergangsbedingung für die Kante 604) übergehen. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann die Stiftsteuereinheit 306 von dem Wartemodus 602 in den Schlafmodus 600 nach einem zweiten vorbestimmten Zeitintervall (d. h. einer Übergangsbedingung für die Kante 606) übergehen. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Zustandsdiagramme für die Stiftsteuereinheit 306 beschreibt und illustriert, die zwischen einem bestimmten Schlafmodus und einem bestimmten Wartemodus betrieben wird, inklusiver bestimmter Kanten und bestimmter Übergangsbedingungen der 6, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Zustandsdiagramme für die Stiftsteuereinheit 306, die zwischen allen geeigneten Schlafmoden und geeigneten Wartemoden betrieben wird, inklusive aller geeigneten Kombinationen von einer oder von mehreren geeigneten Kanten und geeigneten Übergangsbedingungen in jeder geeigneten Weise. Obwohl die Offenbarung bestimmte Übergänge zwischen bestimmten Moden der Stiftsteuereinheit 306 gemäß bestimmter Aufweckzeitgeber der Stiftsteuereinheit 306 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Übergänge zwischen geeigneten Moden der Stiftsteuereinheit 306 gemäß geeigneter Aufweckdetektionssensoren der Stiftsteuereinheit 306.
  • 7 zeigt eine Übertragungsnutzlast 700 für die Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200. In bestimmten Ausführungsformen kann die Übertragungsnutzlast 700 in dem Signal 412 enthalten sein, wie es durch den Transmitter 402 übertragen wird. In dem Beispiel der 7 kann die Übertragungsnutzlast 700 von der Stiftsteuereinheit 306 an die Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 übertragen werden, wenn die Stiftsteuereinheit 306 mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 synchronisiert wird. In bestimmten Ausführungsformen kann die Übertragungsnutzlast 700 ein 16 Bit-Datenpaket enthalten, das 4 Bit [15:12] für die Tasteninformationen, 2 Bit [11:10] für Batterieinformationen und 10 Bit [9:0] für ADC-Druckinformationen umfasst. Das 16 Bit-Datenpaket kann den aktiven Stift 200 in die Lage versetzen, den Spitzendruck, Tastenbetätigungen, und Batteriezustandsinformationen an die Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 zu senden. Zusätzlich kann die Übertragungsnutzlast 700 ein oder mehrere Bits als Header (in 7 nicht dargestellt) enthalten. Die Headerbits können verwendet werden, um die Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 einzurichten, und enthalten keine Daten (z. B. Spitzendruck, Batteriezustand und Tasteninformationen, wie oben stehend diskutiert). In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 bis zu 64 Bits an den Berührungssensor 10 pro Ansteuerimpulszug für jede Ansteuerelektrodenleitung in jedem Ansteuerübertragungsrahmen senden. Die Stiftsteuereinheit 306 kann auch dazu betreibbar sein, die Zahl der Headerbits im Verhältnis zu den Datenbits und/oder dem Layout der Übertragungsnutzlast 700 anzupassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das 16 Bit-Datenpaket (d. h. 16 Datenbits) viermal in 8 ms wiederholt werden und in Form von 64 individuellen Datenbits pro Ansteuerimpulszug gesendet werden. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann eine Firmware-Nachrichtenblockcodierung 16 Bits einer zyklischen Redundanzüberprüfung(CRC)-Prüfsumme an das 16 Bit-Datenpaket anhängen, bevor das 16 Bit-Datenpaket in Form von 32 Bits von Übertragungsdaten für jeden Ansteuerimpulszug in jedem Ansteuerübertragungsrahmen gesendet wird. Die 16 Bits der CRC-Prüfsumme können von einer vorbestimmten Codierung abhängen, die durch die Stiftsteuereinheit 306 verwendet wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stiftsteuereinheit 306 eine Manchester-Codierung verwenden, um die 16 Bits der CRC-Prüfsumme für jedes 16 Bit-Datenpaket zu erzeugen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Firmware-Nachrichtenblockcodierung einen oder mehrere Blockcodes einfügen, die es der Stiftsteuereinheit 306 und/oder der Berührungssensorsteuereinheit 12 ermöglichen, die Übertragungsnutzlast 700 zu decodieren (z. B. das Datenpaket der Übertragungsnutzlast 700) mit einem vorbestimmten Algorithmus. In bestimmten Ausführungsformen kann die Anpassung der Headerbits im Vergleich zu den Datenbits in der Übertragungsnutzlast 700 und/oder des Layouts der Übertragungsnutzlast 700 von einem SNR des Signals 412 abhängen. In bestimmten Ausführungsformen können die 16 Bit-Datenpakete der Übertragungsnutzlast 700 ergänzt werden, um zusätzliche Datenbits für eine weitere Identifikation des aktiven Stifts 200 und eine oder mehrere Funktionalitäten (z. B. Schreiben oder Lesen) des aktiven Stifts 200 hinzuzufügen. In bestimmten Ausführungsformen kann eine tatsächliche Übertragungsspannung des Signals 412 abnehmen, wenn die Übertragungsnutzlast 700 zunimmt. Obwohl diese Offenbarung eine bestimmte Übertragungsnutzlast für eine bestimmte Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Übertragungsnutzlasten für alle geeigneten Stiftsteuereinheiten jedes geeigneten aktiven Stifts in jeder geeigneten Weise.
  • 8 zeigt ein beispielhaftes Zeitablaufdiagramm für die Kommunikation zwischen einer Stiftsteuereinheit 306 und einer Berührungssensorsteuereinheit 12 während eines beispielhaften aktiven Modus der Stiftsteuereinheit 306. In dem Beispiel der 8 kann die Zeitablaufschleife 800 mit einem Ansteuerübertragungsrahmen verknüpft sein, dessen Dauer ungefähr 8 ms beträgt. In bestimmten Ausführungsformen kann eine Dauer der Zeitablaufschleife 800 zumindest zum Teil von einer Rahmenrate (z. B. ungefähr 60 Hz bis ungefähr 200 Hz) des Signals 412 abhängen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 auch Informationen übertragen, die mit der Spitze 220 (z. B. dem Druck der Spitze 220 gegen den Berührungssensor 10), einer oder mehreren Tasten 206 (z. B. Drücken der Tasten 206), und/oder dem aktiven Stift 200 (z. B. Annäherungsposition des aktiven Stifts 200) verbunden sind, an ein Betriebssystem des Berührungssensors 10 mit der Rahmenrate übertragen. Darüber hinaus kann die Zeitablaufschleife 800 zwei aufeinanderfolgende Übertragungs/Empfangs(Tx/Rx)-Übertragungssequenzen auf einer oder auf mehreren Ansteuerelektrodenleitungen (z. B. Tx/Rx auf X), gefolgt von zwei aufeinanderfolgenden Tx/Rx-Übertragungssequenzen auf einer oder auf mehreren Ausleseelektroden (z. B. Tx/Rx auf Y), gefolgt von einer Verzögerungsphase (z. B. Verzögerung in 8) umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann die Verzögerungsphase ein Ende der Kommunikation zwischen dem Berührungssensor 10 und dem aktiven Stift 200 und/oder den Start der nächsten Tx/Rx-Übertragungssequenz anzeigen. In dem Beispiel der 8 kann eine Tx/Rx-Übertragungssequenz auf einer Ausleseelektrodenleitung ein Synchronisationszeitintervall 802 und ein Integrationszeitintervall 804 enthalten. Während des Synchronisationszeitintervalls 802 von 16 Übertragungsimpulsen kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 sich mit der Stiftsteuereinheit 306 synchronisieren. In bestimmten Ausführungsformen kann ein derartiges Synchronisationszeitintervall mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 verbunden sein, um ein zeitliches Einrasten mit der Stiftsteuereinheit 306 zu erzielen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 den Berührungssensor 10 ansteuern, um es dem aktiven Stift 200 zu ermöglichen, die Tx/Rx-Übertragungssequenz des Synchronisierungszeitintervalls 802 zu sehen und danach auf die Berührungssensorsteuereinheit 12 einzurasten, basierend zumindest auf der Tx/Rx-Übertragungssequenz des Synchronisationszeitintervalls 802. Während des Integrationszeitintervalls 804 kann die Stiftsteuereinheit 306 ein Übertragungssignal 412 an den aktiven Stift 200 über die Spitze 220 übertragen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200 nach erfolgreicher Frequenz und/oder Phaseneinrastung mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 auf Basis von zumindest der Tx/Rx-Übertragungssequenz des Synchronisationszeitintervalls 802, eine Antwort (z. B. das Signal 412) an die Berührungssensorsteuereinheit 12 übertragen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Signal 412 Ladungen auf dem Ansteuerimpulszug, der von der Berührungssensorsteuereinheit 12 über den Berührungssensor 10 empfangen wird, ändern (z. B. hinzufügen und/oder entfernen). Ungefähr zur gleichen Zeit kann die Berührungssensorsteuereinheit 12 die Auslesesignale, die von einer oder von mehreren Ausleseelektrodenleitungen empfangen wurden, integrieren, um das Signal 412 zu detektieren und abzurufen, das durch den Transmitter 402 der Stiftsteuereinheit 402 übertragen wurde. Um die Leistungsaufnahme des aktiven Stifts 200 zu reduzieren, kann die Stiftsteuereinheit 306 somit den Empfänger 410 während des Synchronisationszeitintervalls 802 der Zeitablaufschleife 800 freischalten und den Empfänger 410 während der Verzögerungsphase (d. h. Verzögerung in 8) und während des Integrationszeitintervalls 804 der Zeitablaufschleife 800 sperren. Darüber hinaus kann die Stiftsteuereinheit 306 den Transmitter 402 zur Übertragung des Signals 412 an den aktiven Stift 200 während des Integrationszeitintervalls 804 der Zeitablaufschleife 800 freischalten. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Tx/Rx-Übertragungssequenzen auf bestimmten Ausleseelektrodenleitungen mit einem Synchronisationszeitintervall 802 und einem Integrationszeitintervall 804 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Tx/Rx-Übertragungen auf allen geeigneten Ansteuerelektrodenleitungen mit Synchronisationszeitintervall 802 und Integrationszeitintervall 804 in jeder geeigneten Weise.
  • In bestimmten Ausführungsformen, abhängig von dem Berührungssensor 10, kann die Zeitablaufschleife 800 im Wesentlichen identische Tx/Rx-Übertragungen enthalten, die mit einer vorbestimmten Häufigkeit wiederholt werden. Eine Bezugnahme auf eine Tx/Rx-Übertragung kann hier gegebenenfalls eine Abtastung umfassen, oder umgekehrt. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Berührungssensor 10 eine vorbestimmte Zahl von Ansteuerelektroden (oder X-Feldern) und eine vorbestimmte Zahl von Ausleseelektroden (oder Y-Feldern) enthalten. Damit die Berührungssensorsteuereinheit 12 die gesamten X- und Y-Felder auslesen und synchronisieren kann, können alle identischen Abtastungen wiederholt werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Berührungssensor 10 zwei X-Felder und zwei Y-Felder enthalten. Die Berührungssensorsteuereinheit 12 kann demzufolge alle identischen Abtastungen viermal wiederholen, um die beiden X-Felder und die beiden Y-Felder des Berührungssensors 10 auszulesen. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Zeitablaufdiagramme für bestimmte Kommunikationen zwischen der Stiftsteuereinheit 306 und der Berührungssensorsteuereinheit 12 während eines bestimmten aktiven Modus der Stiftsteuereinheit 306 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Kombinationen von einem oder von mehreren geeigneten Zeitablaufdiagrammen für jede geeignete Kommunikation zwischen geeigneten Stiftsteuereinheiten und geeigneten Berührungssensorsteuereinheiten während geeigneter aktiver Moden der Stiftsteuereinheiten in jeder geeigneten Weise. Obwohl darüber hinaus die Offenbarung eine Stiftsteuereinheit 306 beschreibt und illustriert, die den Transmitter 402 und den Empfänger 410 während einer bestimmten Kommunikation zwischen der Stiftsteuereinheit 306 und der Berührungssensorsteuereinheit 12 zur Reduktion der Leistungsaufnahme der Stiftsteuereinheit 306 freischaltet und sperrt, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Stiftsteuereinheiten, die jeden geeigneten Transmitter und jeden geeigneten Empfänger während jeder geeigneten Kommunikation zwischen der Stiftsteuereinheit und jeder geeigneten Berührungssensorsteuereinheit in jeder geeigneten Weise freischaltet und sperrt, um die Leistungsaufnahme der Stiftsteuereinheit zu reduzieren.
  • Die 9A–9B zeigen den aktiven Stift 200 mit dem Berührungssensor 10. Der aktive Stift 200 kann mit dem Berührungssensor 10 interagieren oder kommunizieren, wenn der mit dem Berührungssensor 10 (z. B. der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10) in Kontakt oder in dessen Nähe gebracht wird. Die Oberfläche 902 kann eine Oberfläche eines Abdeckpanels des Berührungssensors 10 umfassen, wie oben stehend diskutiert. In bestimmten Ausführungsformen kann die Oberfläche 902 einen oder mehrere berührungsempfindliche Bereiche des Berührungssensors 10 umfassen. In dem Beispiel der 9A kann die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 mit der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 in Kontakt stehen. Im Gegensatz dazu kann in dem Beispiel der 9B die Spitze 220 in einem Abstand 904 über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schweben. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spitze 220 in einen Mindestabstand 904 von 5 mm über der Oberfläche 902 schweben. Eine Interaktion zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 kann kapazitiv, induktiv oder konduktiv sein. Wenn der aktive Stift 200 mit dem Berührungssensor 10 in Kontakt oder in dessen Nähe gebracht wird, können Signale (z. B. das Signal 414), das durch den aktiven Stift 200 erzeugt wird, die kapazitiven Knoten innerhalb eines oder mehrerer berührungsempfindlicher Bereiche des Berührungssensors 10 beeinflussen. In einem nicht einschränkenden Beispiel können die von dem aktiven Stift 200 erzeugten Signale ein oder mehrere elektrische Felder an den berührungsempfindlichen Bereichen des Berührungssensors 10 erzeugen. Durch Integration eines Stroms (z. B. eines Wechselstroms), der mit den elektrischen Feldern verknüpft ist, kann eine Steuereinheit (z. B. die Berührungssensorsteuereinheit 12) des Berührungssensors 10 mit dem aktiven Stift 200 interagieren. Darüber hinaus kann die Interaktion zwischen dem aktiven Stift 200 und der Steuereinheit des Berührungssensors 10 auftreten, wenn der aktive Stift 200 den Berührungssensor 10 berührt oder in dessen Nähe ist. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 9A kann ein Benutzer des aktiven Stifts 200 einen oder mehrere Buchstaben auf die Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schreiben. Auf Basis der Aktionen des Benutzers kann der aktive Stift 200 mit einer Steuereinheit des Berührungssensors 10 interagieren, um die geschriebenen Buchstaben des Benutzers zu registrieren. Ein Datenverarbeitungsgerät des Berührungssensors 10 kann sogar die geschriebenen Buchstaben authentifizieren, bevor diese in einem Speicher des Datenverarbeitungsgeräts gespeichert werden. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 9B kann ein Benutzer des aktiven Stifts 200 eine Geste oder eine Abfolge von Gesten, wie z. B. das Drücken von einer oder von mehreren Tasten 206, während der aktive Stift 200 über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schwebt, durchführen. Basierend auf den gedrückten Tasten 206 kann der aktive Stift 200 mit einer Steuereinheit (z. B. der Berührungssensorsteuereinheit 12) des Berührungssensors 10 interagieren, um eine vorbestimmte Funktion eines Datenverarbeitungsgeräts des Berührungssensors 10 zu initiieren. Die vorbestimmte Funktion kann einen Benutzer, der mit dem aktiven Stift 200 oder dem Datenverarbeitungsgerät assoziiert ist, authentifizieren. Die vorbestimmte Funktion kann sogar eine bestimmte Arbeitsfunktion des Datenverarbeitungsgeräts initiieren. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Interaktionen zwischen bestimmten aktiven Stiften und bestimmten Berührungssensoren 10 in einer bestimmten Weise beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Interaktionen zwischen geeigneten aktiven Stiften und geeigneten Berührungssensoren in jeder geeigneten Weise.
  • In bestimmten Ausführungsformen kann das elektrische Feld zwischen der Spitze 220 des aktiven Stifts 200 und des Berührungssensors 10 deutlich schwächer werden, wenn der Abstand 904 zwischen der Spitze 220 und der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 zunimmt. Wenn darüber hinaus eine Stärke des elektrischen Felds unter einen Schwellenwert abfällt, kann der aktive Stift 200 die Kommunikation mit einer Steuereinheit des Berührungssensors 10 verlieren. In einem nicht einschränkenden Beispiel, bei dem der aktive Stift 200 eine feste tatsächliche Übertragungsspannung hat, beträgt der maximale Schwebeabstand 904, bei dem aktive Stift 200 über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 schweben kann, ohne die Kommunikation mit der Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 zu verlieren, 20 mm. In bestimmten Ausführungsformen kann die Erhöhung der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 (wie oben stehend diskutiert) die Abschwächung des elektrischen Feldes kompensieren, wenn der Schwebeabstand 904 zunimmt. Darüber hinaus kann die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 beim Schweben über der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 höher sein als die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200, während dieser mit dem Berührungssensor 10 in Kontakt steht. Während der aktive Stift 200 im Kontakt mit dem Berührungssensor 10 steht, kann die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 somit kleiner sein als die des aktiven Stifts, während dieser über dem Berührungssensor 10 schwebt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Reduktion der tatsächlichen Übertragungsspannung, während der aktive Stift 200 mit dem Berührungssensor 10 in Kontakt steht, eine Leistungsaufnahme des aktiven Stifts reduzieren, wie dies oben stehend diskutiert wurde. In bestimmten Ausführungsformen kann die Erhöhung der tatsächlichen Übertragungsspannung, während der aktive Stift 200 über dem Berührungssensor 10 schwebt, ein SNR des Signals 412 des aktiven Stifts 200 verbessern, wie dies oben stehend diskutiert wurde.
  • 10 zeigt ein mathematisches Modell 1000 zur Erzeugung von Zusammenhängen zwischen der Stromaufnahme der Stromquelle 304 des aktiven Stifts 200 und der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 auf Basis einer kapazitiven Ausgangslast des aktiven Stifts 200. In bestimmten Ausführungsformen kann das mathematische Modell 1000 verwendet werden, um eine erwartete Leistungsreduktion des aktiven Stifts 200 gegenüber einer kapazitiven Ausgangslast, einer Übertragungsnutzlast (z. B. Übertragungsnutzlast 700), und/oder einer tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 zu ermitteln. In dem Beispiel der 10 und unter zusätzlicher Bezugnahme auf 4 kann die adaptive Spannungserzeugungsschaltung 404 mathematische Modelle für den DC-Spannungswandler 1002 und den DC-Spannungswandler 1004 zur Erzeugung der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 enthalten. In bestimmten Ausführungsformen kann ein mathematisches Modell für den DC-Spannungswandler 1002 einen Zusammenhang zwischen der Stromaufnahme der Stromquelle 304 (d. h. IVCC) und der Leistungsaufnahme des DC-Spannungswandlers 1002 (d. h. P1002) zumindest auf Basis einer Spannung der Stromversorgung 304 (d. h. VCC) und einer Effizienz des DC-Spannungswandlers 1002 (d. h. Effizienz (P1002)) ermitteln.
  • In einem nicht einschränkenden Beispiel gilt
    Figure DE102016203848A1_0002
    In bestimmten Ausführungsformen kann ein mathematisches Modell für den Transmitter 402 einen Zusammenhang zwischen der Leistungsaufnahme des Transmitters 402 (d. h. PTX) und der tatsächlichen Übertragungsspannung (d. h. VHV), die durch den DC-Spannungswandler 1004 erzeugt wird, zumindest auf Basis einer Frequenz des Signals 412 (d. h. aktive Frequenz 1006) und einer kapazitiven Ausgangslast des Transmitters 402 aus Sicht des Signals 412 (d. h. CLoad/TX)) ermitteln. In einem nicht einschränkenden Beispiel gilt PTX = VHV 2 × aktive Frequenz 1006 × Cload(TX). In bestimmten Ausführungsformen kann unter Bezugnahme auf die Übertragungsnutzlast 700 der 7 die aktive Frequenz 1006 des Weiteren zumindest auf Basis einer Rahmenrate des Signals 412, einer Anzahl der Übertragungsimpulse für die Übertragungsnutzlast 700, einer Zahl der Wiederholungen des 16 Bit-Datenpakets innerhalb der Übertragungsnutzlast 700, oder geeigneter Kombinationen derselben ermittelt werden. Darüber hinaus kann die Leistungsaufnahme des Transmitters 402 im Wesentlichen äquivalent zur Leistungsaufnahme des DC-Spannungswandlers 1004 (d. h. P1004) sein. In bestimmten Ausführungsformen kann ein mathematisches Modell für den DC-Spannungswandler 1004 einen Zusammenhang zwischen P1002 und P1004 zumindest auf Basis einer Effizienz des DC-Spannungswandlers 1004 (d. h. Effizienz (P1004)) ermitteln. In einem nicht einschränkenden Beispiel gilt PTX = P1004 = P1002 × Effizienz (P1004). Darüber hinaus kann der DC-Spannungswandler 104 einen Wert der tatsächlichen Übertragungsspannung VHV zumindest auf Basis einer angewiesenen Spannung (d. h. VoltageSet()), die durch den adaptiven Steueralgorithmus 406, wie oben stehend diskutiert, erzeugt wurde, ermitteln. Obwohl diese Offenbarung bestimmte mathematische Modelle zur Erzeugung bestimmter Zusammenhänge zwischen einer bestimmten Stromaufnahme der Stromquelle 304 und einer bestimmten tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 auf Basis bestimmter kapazitiver Ausgangslasten des aktiven Stifts 200 beschreibt und illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Kombinationen von einem oder von mehreren geeigneten mathematischen Modellen zur Erzeugung geeigneter Zusammenhänge zwischen einer geeigneten Stromaufnahme einer geeigneten Stromquelle und geeigneter tatsächlicher Übertragungsspannungen eines geeigneten aktiven Stifts auf Basis geeigneter kapazitiver Ausgangslasten des geeigneten aktiven Stifts in jeder geeigneten Weise.
  • Die 11A–11D zeigen Zusammenhänge 1100A–1100D zwischen der Stromaufnahme der Stromquelle 304 des aktiven Stifts 200 und der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 auf Basis einer beispielhaften kapazitiven Ausgangslast des aktiven Stifts 200. In den Beispielen der 11A–11D kann die Stromquelle 304 eine 1,5 V-Alkalibatterie sein und die Stromaufnahme kann einer Gleichstromaufnahme der 1,5 V-Alkalibatterie durch den aktiven Stift 200 entsprechen. Darüber hinaus kann die tatsächliche Übertragungsspannung einer Spannung des Signals 412 entsprechen, das durch den Transmitter 402 übertragen wird. In bestimmten Ausführungsformen können die Zusammenhänge 1100A–1100D der 11A–11D zumindest auf Basis von einem oder von mehreren mathematischen Modellen ermittelt werden, wie sie durch 10 illustriert und beschrieben wurden. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stromaufnahme der Stromquelle 304 IVCC entsprechen und die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 kann VHV entsprechen. In den Beispielen der 11A–11D und unter weiterer Bezugnahme auf 10 kann der DC-Spannungswandler 1002 eine Effizienz von 85% (d. h. Effizienz (P1002) = 85%) haben und der DC-Spannungswandler 1004 kann eine Effizienz von 80% (d. h. Effizienz (P1004) = 80%) haben. Darüber hinaus kann VHV programmierbar sein und basierend auf VoltageSet() festgelegt werden, das durch den adaptiven Steueralgorithmus 406, wie oben stehend diskutiert, erzeugt wird. In den Beispielen der 11A–11D kann die kapazitive Ausgangslast (d. h. Cload(TX)) des Transmitters 402 aus Sicht des Signals 412 von 20 pF bis 100 pF eingestellt werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die kapazitive Ausgangslast zumindest zum Teil von einer Konstruktion des aktiven Stifts 200 abhängen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Konstruktion des aktiven Stifts 200 die Konstruktion (z. B. die mechanische, die Materialauswahl und/oder die Größe) der Spitze 220 und einer gedruckten Leiterplatte (PCB) des Transmitters 402 umfassen. In bestimmten Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, dass die Stiftsteuereinheit 306 eine oder mehrere dynamische adaptive Spannungsschemata verwendet, wenn die kapazitive Ausgangslast steigt. Darüber hinaus kann der Transmitter 402 ein Signal 412 mit jedem neuen Rahmen alle 8 ms übertragen, wobei jeder neue Rahmen 128 Übertragungsimpulse umfasst. In dem Beispiel der 11A kann Cload(TX) des Transmitters 402 20 pF betragen. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf den Zusammenhang 1100A kann die Stromaufnahme der 1,5 V-Alkalibatterie von 15 μA auf 205 μA ansteigen, wenn die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 von 6 V auf 24 V ansteigt. In dem Beispiel der 11B steigt Cload(TX) des Transmitters 402 auf 40 pF an. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf den Zusammenhang 1100B kann die Stromaufnahme der 1,5 V-Alkalibatterie von 25 μA auf 410 μA ansteigen, wenn die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 von 6 V auf 24 V ansteigt. In dem Beispiel der 11C steigt Cload(TX) des Transmitters 402 weiterhin auf 60 pF an. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf den Zusammenhang 1100C kann die Stromaufnahme der 1,5 V-Alkalibatterie von 40 μA auf 615 μA ansteigen, wenn die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 von 6 V auf 24 V ansteigt. In dem Beispiel der 11D steigt Cload(TX) des Transmitters 402 weiterhin auf 100 pF an. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf den Zusammenhang 1100D kann die Stromaufnahme der 1,5 V-Alkalibatterie von 60 μA auf 1040 μA ansteigen, wenn die tatsächliche Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 von 6 V auf 24 V ansteigt. Auf Basis der Beispiele 11A–11D kann die Stromaufnahme durch den aktiven Stift 200 somit ansteigen, wenn die kapazitive Ausgangslast (d. h. Cload(TX)) des Transmitters 402 ansteigt. In bestimmten Ausführungsformen kann die Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200 ein Signal 412 mit lediglich zwei tatsächlichen Übertragungsspannungen (d. h. einem zweiten adaptiven Spannungsschema) übertragen, anstatt die tatsächliche Übertragungsspannung des Signals 412 von 6 V auf 24 V zu variieren (d. h. einem ersten adaptiven Spannungsschema). In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stiftsteuereinheit 306 ein Signal 412 bei 24 V übertragen, während der aktive Stift 200 (in einer gewissen Entfernung) über dem Berührungssensor 10 schwebt, und bei 6 V, während der aktive Stift 200 auf einer Oberfläche (z. B. der Oberfläche 902) des Berührungssensors 10 schreibt. In bestimmten Ausführungsformen kann der aktive Stift 200 75% der Zeit mit Schreiben und 25% der Zeit mit Schweben verbringen. Bezug nehmend auf die 11A–11D illustrieren die Linien 1104A–1104D demzufolge beispielhafte Stromaufnahmen des aktiven Stifts 200, wenn der aktive Stift 200 75% der Zeit mit Schreiben und 25% der Zeit mit Schweben verbringt. Die Linien 1104A–1104D illustrieren darüber hinaus beispielhafte Stromaufnahmen des aktiven Stifts 200 für verschiedene kapazitive Ausgangslasten (d. h. 20 pF, 40 pF, 60 pF, bzw. 100 pF) des aktiven Stifts 200. In einem nicht einschränkenden Beispiel basierend zumindest auf den Linien 1104A–1104D der 11A–11D kann die Stromaufnahme des aktiven Stifts 200 proportional zur kapazitiven Ausgangslast des aktiven Stifts 200 sein. Bezug nehmend auf die Stromaufnahmen 1102A–1102D der 11A–11D bei einer tatsächlichen Übertragungsspannung von 13 V können die Stromaufnahmen der 1,5 V-Alkalibatterie durch den aktiven Stift 200 beim ersten adaptiven Spannungsschema und beim zweiten adaptiven Spannungsschema bei 13 V im Wesentlichen äquivalent sein. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Zusammenhänge zwischen einer bestimmten Stromaufnahme einer bestimmten Stromquelle des aktiven Stifts 200 und einer bestimmten Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 beschreibt oder illustriert, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Zusammenhänge zwischen einer geeigneten Stromaufnahme einer geeigneten Stromquelle eines geeigneten aktiven Stifts und jeder geeigneten Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200 in jeder geeigneten Weise.
  • 12 zeigt eine beispielhafte Spitzen-Spitzen-Ausgangsspannungsamplitude (Vpp) des Signals 412, das an dem Berührungssensor 10 als Reaktion auf beispielhafte Schwebeabstände des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor 10 empfangen wird. In dem Beispiel der 12 muss die Stiftsteuereinheit 306 die tatsächliche Übertragungsspannung des Signals 412 nicht anpassen. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Transmitter 402 das Signal 412 bei einer festen Spannung an den Berührungssensor 10 übertragen. In bestimmten Ausführungsformen kann Vpp des Signals 412, das am Berührungssensor 10 empfangen wird, ein Vpp eines Messsignals umfassen, das von einer Ausleseeinheit der Berührungssensorsteuereinheit 12 des Berührungssensors 10 als Reaktion auf das empfangene Signal 412 zur Verfügung gestellt wird, wie oben stehend diskutiert wurde. In dem Beispiel der 12 kann das Signal 412 durch den Transmitter 402 der Stiftsteuereinheit 306 übertragen werden. In bestimmten Ausführungsformen kann die Schwebedistanz der Distanz 904 des aktiven Stifts 200 von der Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 entsprechen, wie dies in 9B dargestellt ist. In dem Beispiel der 12 und unter weiterer Bezugnahme auf 9A kann die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 bei einer Schwebedistanz von 0 mm gegen die Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 drücken, und der Berührungssensor 10 kann das Signal 412 empfangen, dessen Vpp im Wesentlichen 3,25 V beträgt. Bezug nehmend auf 9B kann des Weiteren bei einer Schwebedistanz (z. B. Distanz 904) von 5 mm der Berührungssensor 10 ein Signal 412 empfangen, dessen Vpp im Wesentlichen 0,875 V beträgt. Bei einer Schwebedistanz von 10 mm kann der Berührungssensor 10 ein Signal 412 empfangen, dessen Vpp im Wesentlichen 0,625 V beträgt. Bei einer Schwebedistanz von 15 mm kann der Berührungssensor 10 ein Signal 412 empfangen, dessen Vpp im Wesentlichen 0,5 V beträgt. Mit zunehmender Schwebedistanz des aktiven Stifts 200 kann somit eine Vpp des Signals 412, das am Berührungssensor 10 empfangen wird, abnehmen. In bestimmten Ausführungsformen kann ein SNR des am Berührungssensor 10 empfangenen Signals 412 mit der Abnahme von Vpp des am Berührungssensor 10 empfangenen Signals 412 abnehmen. In bestimmten Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, ein im Wesentlichen konstantes SNR des Signals 412 über einen vorbestimmten Bereich von Schwebeabständen (z. B. ungefähr 0 mm bis 15 mm) zu regeln, um eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 200 und dem Berührungssensor 10 aufrechtzuerhalten. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann die Stiftsteuereinheit 306 bei zunehmenden Schwebeabständen des aktiven Stifts 200 dazu betreibbar sein, die tatsächliche Übertragungsspannung des Transmitters 402 zu erhöhen, um das abnehmende SNR des Signals 412 zu kompensieren, wie dies oben stehend diskutiert wurde. Bei größeren Schwebeabständen (z. B. ungefähr 5 mm bis 20 mm) kann der aktive Stift 200 mit dem Berührungssensor 10 ohne wesentlichen Verlust des SNR des Signals 412 kommunizieren. Obwohl die Offenbarung einen bestimmten Zusammenhang zwischen bestimmten Spannungsamplituden eines bestimmten Signals, das an einem bestimmten Berührungssensor als Reaktion auf bestimmte Schwebeabstände eines bestimmten aktiven Stifts von dem Berührungssensor empfangen wird, beschrieben oder illustriert wurden, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Spannungsamplituden jedes geeigneten Signals, das an jedem geeigneten Berührungssensor als Reaktion auf geeignete Schwebeabstände geeigneter aktiver Stifte von dem Berührungssensor in jeder geeigneten Weise empfangen wird.
  • 13 zeigt beispielhafte Spitzen-Spitzen-Spannungsamplituden (Vpp) des Signals 412, das am Berührungssensor 10 als Reaktion auf beispielhafte Schwebeabstände des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor 10 empfangen wird, und die darüber hinaus auf einer beispielhaften Anzahl von X (z. B. Ansteuer-)Elektrodenleitungen des Berührungssensors 10, beispielhaften Übertragungsfrequenzen des Signals 412 von dem aktiven Stift 200 an den Berührungssensor 10, beispielhaften Elektrodenformen des Berührungssensors 10 und beispielhaften Größen der Spitze 220 des aktiven Stifts 200 basieren. In bestimmten Ausführungsformen können die Spitzen-Spitzen-Spannungsamplituden (Vpp) des Signals 412, das am Berührungssensor 10 empfangen wird, einer Spitzen-Spitzen-Spannungsamplitude (Vpp) des Signals 412 entsprechen, das auf einer Ausleseelektrodenleitung des Berührungssensors 10 gesehen wird. Eine Bezugnahme auf Schwebeabstände des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor 10 kann hier gegebenenfalls Stifthöhen des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor 10 umfassen, oder umgekehrt. In dem Beispiel der 13 kann Vpp für das Signal 412 für Kombinationen der Stifthöhen von 0 mm, 5 mm, 10 mm und 15 mm, 28 bis 40 X Elektrodenleitungen, Übertragungsfrequenzen von 1 MHz und 1,7 MHz, Elektroden in Form einer Raute und einer Schneeflocke, und Spitzengrößen von 2 mm und 5 mm dargestellt sein. In bestimmten Ausführungsformen kann es wünschenswert sein, dass der aktive Stift 200 eine konsistente Kommunikation mit dem Berührungssensor 100 bei Stifthöhen von ungefähr 5 mm bis 10 mm aufrechterhält. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann der aktive Stift 200, wie oben stehend diskutiert wurde, die tatsächliche Übertragungsspannung des Signals 412 adaptiv erhöhen, um die Empfindlichkeit der Berührungssensorsteuereinheit 12 zur Kommunikation mit dem aktiven Stift 200 aufrechtzuerhalten. Die adaptive Erhöhung der tatsächlichen Übertragungsspannung des Signals 412 kann es somit dem Berührungssensor 10 ermöglichen, das Signal 412 von dem aktiven Stift 200 zu detektieren. Im Gegensatz dazu kann der aktive Stift 200, wie ebenfalls oben diskutiert wurde, bei einer Stifthöhe von ungefähr 0 mm (z. B. die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 berührt den Berührungssensor 10) die tatsächliche Übertragungsspannung des Signals 412 adaptiv reduzieren. Die adaptive Reduktion der tatsächlichen Übertragungsspannung des Signals 412 kann es somit dem Berührungssensor 10 ermöglichen, die Leistungsaufnahme (z. B. die Stromaufnahme des aktiven Stifts 200) auf Kosten der Empfindlichkeit der Berührungssensorsteuereinheit 12 zur Kommunikation mit dem aktiven Stift 200 zu reduzieren. Obwohl die Offenbarung bestimmte Zusammenhänge zwischen bestimmten Spannungsamplituden von bestimmten Signalen, die an dem Berührungssensor 10 als Reaktion auf bestimmte Schwebeabstände des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor 10 beschrieben und illustriert wurden, und die darüber hinaus auf einer bestimmten Anzahl von bestimmten Elektrodenleitungen des Berührungssensors 10, bestimmten Übertragungsfrequenzen von bestimmten Signalen von dem aktiven Stift 200 an den Berührungssensor 10, bestimmte Formen der Elektroden für den Berührungssensor 10 und bestimmten Größen einer bestimmten Spitze des aktiven Stifts 200 basieren, umfasst die Offenbarung alle geeigneten Spannungsamplituden aller geeigneten Signale, die an geeigneten Berührungssensoren als Reaktion auf geeignete Schwebeabstände eines geeigneten aktiven Stifts von dem Berührungssensor empfangen werden, und die darüber hinaus auf jeder geeigneten Anzahl von geeigneten Elektrodenleitungen des Berührungssensors, allen geeigneten Übertragungsfrequenzen geeigneter Signale von dem aktiven Stift an den Berührungssensor, jeder geeigneten Form der Elektroden des Berührungssensors und jeder geeigneten Größe einer geeigneten Spitze des aktiven Stifts in jeder geeigneten Weise basieren.
  • 14 zeigt ein Verfahren 1400 zur Anpassung der tatsächlichen Übertragungsspannung des aktiven Stifts 200. In einem nicht einschränkenden Beispiel kann das Verfahren 1400 durch die Stiftsteuereinheit 306 des aktiven Stifts 200 ausgeführt werden. Darüber hinaus kann der aktive Stift 200 ein aktiver Tx/Rx-Stift sein, wie oben diskutiert wurde. Im Schritt 1402 kann die Stiftsteuereinheit 306 feststellen, ob eine Spitze des aktiven Stifts 200 gegen einen Berührungssensor eines Geräts gedrückt wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 4 kann der Druckdetektor 408 der Stiftsteuereinheit 306 feststellen, ob die Spitze 220 (d. h. die Spitze) des aktiven Stifts 200 gegen den Berührungssensor 10 (d. h. den Berührungssensor) eines Datenverarbeitungsgeräts gedrückt wird. In einem weiteren nicht einschränkenden Beispiel kann das Gerät ein Berührungsbildschirm sein. In bestimmten Ausführungsformen kann die Spitze des aktiven Stifts 200 einen oder mehrere Drucksensoren enthalten. In bestimmten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 9A kann der Druckdetektor 408 feststellen, ob die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 gegen die Oberfläche 902 des Berührungssensors 10 gedrückt wird. Wenn im Schritt 1404 die Spitze des aktiven Stifts 200 gegen den Berührungssensor des Geräts gedrückt wird, kann die Stiftsteuereinheit 306 einen Transmitter des aktiven Stifts 200 dazu anweisen, elektrische Signale an das Gerät über den Berührungssensor des Geräts bei einer ersten Spannung zu übertragen. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 4 kann der adaptive Steueralgorithmus 406, wenn die Spitze des aktiven Stifts 200 gegen den Berührungssensor 10 des Datenverarbeitungsgeräts gedrückt wird, den Transmitter 402 des aktiven Stifts 200 anweisen, das Signal 412 an das Datenverarbeitungsgerät über den Berührungssensor 10 des Datenverarbeitungsgeräts bei einer ersten tatsächlichen Übertragungsspannung (d. h. der ersten Spannung) zu übertragen. Wenn im Gegensatz dazu die Spitze des aktiven Stifts 200 nicht gegen den Berührungssensor des Geräts gedrückt wird, kann die Stiftsteuereinheit 306 eine Stärke eines elektrischen Signals ermitteln, das durch einen Empfänger des aktiven Stifts 200 von dem Berührungssensor des Geräts empfangen wird. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 4 kann der Empfänger 410 der Stiftsteuereinheit 306, wenn die Spitze 220 des aktiven Stifts 200 nicht gegen den Berührungssensor 10 des Datenverarbeitungsgeräts gedrückt wird, eine Stärke (z. B. Vpp) des Signals 414 ermitteln, das durch den Empfänger 10 des Berührungssensors 10 des Datenverarbeitungsgeräts empfangen wird. In bestimmten Ausführungsformen kann das Signal 414 die Kommunikation zwischen dem aktiven Stift 200 und einer Steuereinheit (z. B. die Berührungssensorsteuereinheit 12) des Berührungssensors 10 synchronisieren. Wenn in bestimmten Ausführungsformen der aktive Stift 200 einem aktiven Tx-only-Stift entspricht, wie diese oben stehend diskutiert wurde, muss der Empfänger 410 im aktiven Stift 200 nicht vorhanden sein. Stattdessen kann der adaptive Steueralgorithmus 406 den Transmitter 402 des aktiven Stifts 200 dazu anweisen, das Signal 412 an das Datenverarbeitungsgerät über den Berührungssensor 10 bei einer vorbestimmten und festen zweiten tatsächlichen Übertragungsspannung zu übertragen, die höher ist als die erste tatsächliche Übertragungsspannung. Im Schritt 1408 kann die Stiftsteuereinheit 306 den Transmitter des aktiven Stifts dazu anweisen, elektrische Signale an das Gerät über den Berührungssensor des Geräts bei einer zweiten Spannung zu übertragen, die zumindest zum Teil auf der ermittelten Stärke des elektrischen Signals basiert, die von dem Empfänger des aktiven Stifts von dem Berührungssensor des Geräts empfangen wurde. Darüber hinaus kann die zweite Spannung höher sein als die erste Spannung. In einem nicht einschränkenden Beispiel unter Bezugnahme auf 4 kann der adaptive Steueralgorithmus 406 den Transmitter 402 dazu anweisen, das Signal 412 an das Datenverarbeitungsgerät über den Berührungssensor 10 des Datenverarbeitungsgeräts bei einer zweiten tatsächlichen Übertragungsspannung zu übertragen, die zumindest zum Teil auf der ermittelten Stärke des Signals 414 basiert, das von dem Empfänger 410 von dem Berührungssensor 10 des Datenverarbeitungsgeräts empfangen wurde, wobei die zweite tatsächliche Übertragungsspannung höher sein kann als die erste tatsächliche Übertragungsspannung. In bestimmten Ausführungsformen können die erste und die zweite tatsächliche Übertragungsspannung auf einem SNR des Signals 412, einer Übertragungsnutzlast des Signals 412, einer kapazitiven Ausgangslast des Transmitters 402 aus Sicht des Signals 412, oder jeder geeigneten Kombination derselben basieren. Obwohl diese Offenbarung bestimmte Schritte des Verfahrens 1400 als in einer bestimmten Reihenfolge auftretend beschreibt und illustriert, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Schritte des Verfahrens 1400 in jeder geeigneten Reihenfolge. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung das Verfahren 1400 zur Anpassung bestimmter tatsächlicher Übertragungsspannungen eines bestimmten aktiven Stifts beschreibt oder illustriert, das die konkreten Schritte des Verfahrens 1400 enthält, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Verfahren zur Anpassung geeigneter tatsächlicher Übertragungsspannungen geeigneter aktiver Stifte, die alle geeigneten Schritte enthalten, inklusive gegebenenfalls alle, einige oder keine der Schritte des Verfahrens 1400. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung bestimmte Komponenten, Geräte oder Systeme beschreibt oder illustriert, die bestimmte Schritte des Verfahrens 1400 ausführen, umfasst diese Offenbarung alle geeigneten Kombinationen geeigneter Komponenten, Geräte, oder Systeme, die geeignete Schritte des Verfahrens 1400 ausführen.
  • Eine Bezugnahme auf ein computerlesbares, nichttransitorisches Speichermedium oder Speichermedien kann ggf. ein oder mehrere halbleiterbasierte oder andere integrierte Schaltungen (ICs) (wie z. B. feldprogrammierbare Gatter-Arrays (FPGA) oder anwendungsspezifische ICs (ASIC)), Festplattenlaufwerke (HDDs), Hybridlaufwerke (HHDs), optische Platten, optische Plattenlaufwerke (ODDs), magnetooptische Platten, magnetooptische Laufwerke, Floppy Disks, Floppy Disk-Laufwerke (FDDs), Magnetbänder, Festkörperlaufwerke (SSDs), RAM-Laufwerke, SD-Karten, SD-Laufwerke, jedes andere geeignete computerlesbare, nichttransitorische Speichermedium, oder jede geeignete Kombination von zwei oder mehreren derselben enthalten. Ein computerlesbares, nichttransitorische Speichermedium kann flüchtig, nichtflüchtig oder eine Kombination von flüchtig oder nichtflüchtig sein.
  • „Oder” ist hier inklusive und nicht exklusive zu verstehen, sofern nichts Gegenteiliges explizit angegeben ist oder sich anderweitig aus dem Zusammenhang ergibt. „A oder B” bedeutet daher „A, B, oder beides”, sofern nichts Gegenteiliges explizit angegeben ist oder sich anderweitig aus dem Zusammenhang ergibt. Darüber hinaus bedeutet „und” sowohl einzeln als auch insgesamt, sofern nichts Gegenteiliges angegeben ist oder sich anderweitig aus dem Zusammenhang ergibt. „A und B” bedeutet daher „A und B, sowohl einzeln als auch insgesamt”, sofern nichts Gegenteiliges explizit angegeben ist oder sich anderweitig aus dem Zusammenhang ergibt.
  • Der Umfang dieser Offenbarung umfasst alle Änderungen, Substitutionen, Variationen, Abwandlungen und Modifikationen an den hier beschriebenen oder illustrierten beispielhaften Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht ziehen würde. Der Umfang dieser Offenbarung ist nicht auf die hier illustrierten oder beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Obwohl darüber hinaus diese Offenbarung die jeweiligen Ausführungsformen als bestimmte Komponenten, Elemente, Funktionen, Operationen oder Schritte umfassend beschreibt und illustriert, kann jede dieser Ausführungsformen jede Kombination oder Permutation der Komponenten, Elemente, Funktionen, Operationen oder Schritte enthalten, die hier beschrieben oder illustriert wurden und die ein Fachmann in Betracht ziehen würde. Eine Bezugnahme in den beigefügten Ansprüchen auf eine Vorrichtung oder ein System oder eine Komponente einer Vorrichtung oder eines Systems, die/das dazu eingerichtet, dazu in der Lage, dazu konfiguriert, oder dazu betreibbar sind, eine bestimmte Funktion auszuführen, umfasst darüber hinaus diese Vorrichtung, dieses System, oder diese Komponente, unabhängig davon, ob die bestimmte Funktion aktiviert, eingeschaltet oder entsperrt ist, solange diese Vorrichtung, dieses System oder diese Komponente dazu eingerichtet, dazu in der Lage, dazu konfiguriert oder dazu betreibbar ist, diese Funktion auszuführen.

Claims (23)

  1. Aktiver Stift, umfassend: einen Transmitter, der dazu konfiguriert ist, elektrische Signale an ein Gerät über einen Berührungssensor des Geräts zu übertragen; einen Empfänger, der dazu konfiguriert ist, elektrische Signale von dem Gerät über den Berührungssensor des Geräts zu empfangen; und eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist: eine Stärke eines elektrischen Signals zu ermitteln, das durch den Empfänger von dem Berührungssensor des Geräts empfangen wurde; und den Transmitter dazu anzuweisen, elektrische Signale an das Gerät bei einer Spannung zu übertragen, die zumindest zum Teil auf der ermittelten Stärke des durch den Empfänger empfangenen elektrischen Signals basiert.
  2. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit des Weiteren dazu konfiguriert ist: festzustellen, ob eine Spitze des aktiven Stifts gegen den Berührungssensor des Geräts gedrückt wird; als Reaktion auf eine erste Feststellung, dass die Spitze gegen den Berührungssensor gedrückt wird, den Transmitter dazu anzuweisen, elektrische Signale bei einer ersten Spannung an das Gerät zu senden; und als Reaktion auf eine zweite Feststellung, dass die Spitze nicht gegen den Berührungssensor gedrückt wird, den Transmitter dazu anzuweisen, elektrische Signale bei einer zweiten Spannung, die höher ist als die erste Spannung, an das Gerät zu senden.
  3. Aktiver Stift nach Anspruch 2, wobei die Spitze einen Drucksensor umfasst oder mit einem Drucksensor integriert ist.
  4. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zumindest zum Teil auf einem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) der übertragenen elektrischen Signale basiert.
  5. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zumindest zum Teil auf Basis einer Nutzlast der übertragenen elektrischen Signale bestimmt wird.
  6. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zumindest zum Teil auf Basis einer kapazitiven Ausgangslast des Transmitters bestimmt wird.
  7. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei die Stärke der elektrischen Signale, die durch den Empfänger empfangen wurden, eine Spitzen-Spitzen-Spannungsamplitude des elektrischen Signals umfasst, das durch den Empfänger empfangen wurde.
  8. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei: die Spannung der übertragenen elektrischen Signale einen maximalen Schwebeabstand des aktiven Stifts von der Oberfläche des Berührungssensors des Geräts bestimmt; und der maximale Schwebeabstand zunimmt, wenn die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zunimmt.
  9. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei das elektrische Signal, das durch den Empfänger empfangen wurde, eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift und einer Steuereinheit des Berührungssensors des Geräts synchronisiert.
  10. Aktiver Stift nach Anspruch 9, wobei der Transmitter dazu in der Lage ist, als Reaktion auf eine Synchronisierung der Kommunikation zwischen dem aktiven Stift und der Steuereinheit des Berührungssensors elektrische Signale an das Gerät zu übertragen.
  11. Aktiver Stift nach Anspruch 1, wobei die Spannung programmierbar ist.
  12. Computerlesbares, nichttransitorisches Speichermedium eines aktiven Stifts, das eine Logik trägt, die dazu konfiguriert ist, dass sie bei ihrer Ausführung: eine Stärke eines elektrischen Signals ermittelt, das durch einen Empfänger des aktiven Stifts von einem Berührungssensor eines Geräts empfangen wurde, wobei der Empfänger dazu konfiguriert ist, elektrische Signale von dem Gerät über den Berührungssensor des Geräts zu empfangen; und einen Transmitter des aktiven Stifts dazu anzuweisen, elektrische Signale an das Gerät bei einer Spannung zu übertragen, die zumindest auf der ermittelten Stärke des von dem Empfänger empfangenen elektrischen Signals basiert, wobei der Transmitter dazu konfiguriert ist, elektrische Signale an das Gerät über den Berührungssensor des Geräts zu übertragen.
  13. Medium nach Anspruch 12, wobei die Logik des Weiteren dazu konfiguriert ist, dass sie bei ihrer Ausführung: feststellt, ob eine Spitze des aktiven Stifts gegen den Berührungssensor des Geräts gedrückt wird; als Reaktion auf eine erste Feststellung, dass die Spitze gegen den Berührungssensor gedrückt wird, den Transmitter des aktiven Stifts dazu anweist, elektrische Signale an das Gerät bei einer ersten Spannung zu übertragen; und als Reaktion auf eine Feststellung, dass die Spitze nicht gegen den Berührungssensor gedrückt wird, den Transmitter dazu anweist, elektrische Signale bei einer zweiten Spannung, die höher ist als die erste Spannung, an das Gerät zu übertragen.
  14. Medium nach Anspruch 13, wobei die Spitze des aktiven Stifts einen Drucksensor umfasst oder mit einem Drucksensor integriert ist.
  15. Medium nach Anspruch 12, wobei die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zumindest zum Teil auf Basis eines Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) der übertragenen elektrischen Signale bestimmt wird.
  16. Medium nach Anspruch 12, wobei die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zumindest zum Teil auf Basis einer Nutzlast der übertragenen elektrischen Signale bestimmt wird.
  17. Medium nach Anspruch 12, wobei die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zumindest zum Teil auf Basis einer kapazitiven Ausgangslast des Transmitters bestimmt wird.
  18. Medium nach Anspruch 12, wobei die Stärke des elektrischen Signals, das durch den Empfänger empfangen wurde, eine Spitzen-Spitzen-Spannungsamplitude des elektrischen Signals umfasst, das durch den Empfänger empfangen wurde.
  19. Medium nach Anspruch 12, wobei: die Spannung der übertragenen elektrischen Signale einen maximalen Schwebeabstand des aktiven Stifts von einer Oberfläche des Berührungssensors des Geräts bestimmt; und der maximale Schwebeabstand zunimmt, wenn die Spannung der übertragenen elektrischen Signale zunimmt.
  20. Medium nach Anspruch 12, wobei das durch den Empfänger empfangene elektrische Signal eine Kommunikation zwischen dem aktiven Stift und einer Steuereinheit des Berührungssensors des Geräts synchronisiert.
  21. Medium nach Anspruch 20, wobei der Transmitter dazu in der Lage ist, als Reaktion auf eine Synchronisierung der Kommunikation zwischen dem aktiven Stift und der Steuereinheit des Berührungssensors elektrische Signale an das Gerät zu übertragen.
  22. Medium nach Anspruch 12, wobei die Spannung programmierbar ist.
  23. Aktiver Stift, umfassend: einen Transmitter, der dazu betreibbar ist, elektrische Signale an ein Gerät über einen Berührungssensor des Geräts zu übertragen; einen Empfänger, der dazu betreibbar ist, elektrische Signal von dem Gerät über den Berührungssensor des Geräts zu empfangen; und eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist: festzustellen, ob eine Spitze des aktiven Stifts gegen den Berührungssensor des Geräts gedrückt wird; als Reaktion auf eine erste Feststellung, dass die Spitze gegen den Berührungssensor gedrückt wird, den Transmitter dazu anzuweisen, elektrische Signale an das Gerät bei einer ersten Spannung zu übertragen; und als Reaktion auf eine zweite Feststellung, dass die Spitze nicht gegen den Berührungssensor gedrückt wird: eine Stärke eines elektrischen Signals zu ermitteln, das durch den Empfänger von dem Berührungssensor des Geräts empfangen wurde; und den Transmitter dazu anzuweisen, elektrische Signale bei einer zweiten Spannung an das Gerät zu übertragen, die zumindest auf der ermittelten Stärke des von dem Empfänger empfangenen elektrischen Signals basiert, wobei die zweite Spannung höher ist als die erste Spannung.
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