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Technischer Bereich
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Berührungssensorvorrichtung und ein Berührungssensorprogramm und insbesondere eine Berührungssensorvorrichtung und ein Berührungssensorprogramm zur Verwendung im Innenraum eines Fahrzeugs.
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Hintergrundtechnik
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Eine Berührungssensorvorrichtung findet in vielen Industriezweigen als Eingabeeinrichtung allgemeine Anwendung, die als Schnittstelle für verschiedenartige Geräte dient. Eine derartige Berührungssensorvorrichtung ist dahingehend vorteilhaft, dass eine Bedienungsperson das Gerät lediglich durch Berühren einer beliebigen Erfassungselektrode (Berührungsschalter) eines Berührungssensors bedienen und basierend darauf leicht einen vorgegebenen Arbeitsvorgang starten kann. Andererseits wird das Gerät auch dann aktiviert, wenn die Bedienungsperson die Erfassungselektrode unbeabsichtigt berührt. Daher tritt bei der Berührungssensorvorrichtung das Problem auf, dass eine Fehlfunktion auftreten kann. Auch eine sogenannte tastend suchende oder blinde Betätigung, z. B. zum Auffinden der Position der Erfassungselektrode, verursacht eine unbeabsichtigte Aktivierung. Eine derartige blinde Betätigung wird insbesondere dann zu einem ernsthaften Problem, wenn ein in einem Fahrzeug installiertes Gerät während der Fahrt des Fahrzeugs bedient wird.
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Unter diesen Umständen sind herkömmliche Techniken vorgeschlagen worden, wie beispielsweise die folgenden Techniken: eine Zeitdauer, während der eine Ausgangsspannung des Berührungssensors größer oder gleich einem vorgegebenen Schwellenwert ist – ein Zustand, von dem angenommen wird, dass er eine Berührung oder einen Kontakt mit der Erfassungselektrode darstellt – wird durch einen Zeitzähler gezählt, wobei, wenn diese Zeitdauer größer oder gleich einer vorgegebenen Zeitdauer ist, entschieden wird, dass ein EIN-Zustand vorliegt. Alternativ werden in der Form der Erfassungselektrode Unregelmäßigkeiten ausgebildet, um die blinde Betätigung zu erleichtern (vergl.
JP-2005-078104 A ).
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Die
JP-2007-150 733 A offenbart eine Berührungssensorvorrichtung mit einer Funktionalität zur Ermittlung des Beginns und des Endes eines Berührungszustands am Berührungssensor und damit zur Ermittlung der Zeitdauer der Berührung. Hierzu werden zwei Schwellenwerte verwendet. Wenn der Wert eines Differentialsignals, der durch Differenzierung des vom Berührungssensor ausgegebenen Detektionssignals kleiner als ein erster Schwellenwert ist, wird ein Berührungszustand festgelegt. Wenn der Wert des Differentialsignals größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wird ein Nicht-Berührungszustand festgelegt. Wenn der Wert des Differentialsignals größer als der erste Schwellenwert und kleiner als der zweite Schwellenwert ist, wird entschieden, dass der vorherige. Zustand weiterbesteht.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Durch die Erfindung zu lösende Probleme
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Beim Versuch, eine Fehlfunktion beim Zählen durch den Zeitzähler zu verhindern, stellt eine Verzögerung in der Ansprechzeit des Geräts ein Problem dar. Im Fall einer Betätigung einer Erfassungselektrode mit einer großen Kontaktfläche durch einen langsamen tastend suchenden Kontakt oder bei einem anderen Kontakt, der z. B. beim Reinigen auftritt, wird der Schwellenwert für die EIN-Zustand-Entscheidung leicht erreicht oder überschritten, wodurch eine Fehlfunktion verursacht wird. Wenn der Form der Erfassungselektrode Unregelmäßigkeiten aufgeprägt sind, verursacht ein suchend tastender Kontakt der unregelmäßigen Oberfläche der gewünschten Erfassungselektrode ähnlicherweise eine Fehlfunktion, insofern der Kontakt nicht mit einer Druckkraft erfolgt, die kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist. Daher muss die Bedienungsperson sich an den Betätigungsvorgang gewöhnen. Dies führt zu einem Problem hinsichtlich der praktischen Anwendbarkeit.
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Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Techniken und der damit verbundenen Probleme entwickelt worden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Berührungssensorvorrichtung und ein Berührungssensorprogramm bereitzustellen, die Fehlfunktionen vermindern können und sogar eine tastend suchende Betätigung ermöglichen, so dass ein einer Betätigung entsprechender EIN-Zustand zuverlässig entschieden werden kann.
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Maßnahmen zum Lösen der Probleme
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Berührungssensorvorrichtung bereitgestellt, mit:
einem Berührungssensor zum Umwandeln des Vorliegens oder Nichtvorliegens einer Betätigung in einen Spannungswert und Übertragen eines den Spannungswert darstellenden Ausgangsspannungssignals;
einer Einrichtung zum Entscheiden des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Betätigung, die, wenn das Ausgangsspannungssignal einen Wert hat, der größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist, bestimmt, dass der Berührungssensor auf einen betätigten Zustand eingestellt ist;
einer Stabilitätsbestimmungseinrichtung zum Erfassen, ob ein Differentialsignal, das einen durch Differenzieren des Ausgangsspannungssignals erhaltenen Differentialwert darstellt, auf einen vorgegebenen Bereich begrenzt ist oder nicht, wobei der Bereich durch einen eine Obergrenze definierenden zweiten Schwellenwert und einen eine Untergrenze definierenden dritten Schwellenwert definiert wird; und
einem Vorwärts- oder Aufwärtszähler, der eine Zeitdauer erfasst, während der das Differentialsignal auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, unter der Voraussetzung, dass das Ausgangsspannungssignal einen Wert hat, der größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, und, wenn die Zeitdauer größer oder gleich einer vorgegebenen Zeitdauer ist, ein EIN-Zustand-Entscheidungssignal überträgt und so ermöglicht, dass ein externes Gerät aktiviert wird.
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Gemäß diesem Aspekt wird die EIN-Zustand-Entscheidung getroffen, wenn erfasst worden ist, dass das auf dem Ausgangsspannungssignal basierende Differentialsignal für eine Zeit auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, die größer oder gleich einer gegebenen Zeit ist, die voreingestellt wurde, unter der Voraussetzung, dass das Ausgangsspannungssignal einen Wert hat, der größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist. Dadurch können Fehlfunktionen der Berührungssensorvorrichtung drastisch vermindert werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Berührungssensorvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt, wobei
als erster Schwellenwert zwei Schwellenwerte festgelegt werden, zwischen denen die Beziehung gilt, dass der eine der Schwellenwerte größer ist als der andere der Schwellenwerte, und
die Einrichtung zum Entscheiden des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Betätigung dafür konfiguriert ist, zu entscheiden, dass der betätigte Zustand vorliegt, wenn das Ausgangsspannungssignal auf einen Wert ansteigt, der größer oder gleich dem einen Schwellenwert ist, und zu entscheiden, dass der betätigte Zustand freigegeben ist, wenn das Ausgangsspannungssignal auf einen Wert abfällt, der kleiner ist als der andere Schwellenwert.
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Gemäß dem vorstehenden Aspekt werden zwei verschiedene Schwellenwerte, d. h. der eine und der andere Schwellenwert, derart festgelegt, dass die Entscheidungsbedingungen für den betätigten Zustand des Berührungssensors während des Anstiegs des Ausgangsspannungssignals streng sind, und die Entscheidungsbedingungen für den betätigten Zustand des Berührungssensors während des Abfalls des Ausgangsspannungssignals sanft sind. Daher kann eine Streuung, die dem Ausgangsspannungssignal zugeschrieben wird, das beim Überschreiten des einen Schwellenwertes schwankt, effektiv verhindert werden und das geeignetste Ein-Zustand-Entscheidungssignal zum Verhindern einer Fehlfunktion erzeugt werden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Berührungssensorvorrichtung gemäß dem ersten oder dem zweiten Aspekt bereitgestellt, wobei:
der vorgegebene Bereich der Stabilitätsbestimmungseinrichtung gemäß einem Änderungsmaß des Ausgangsspannungssignals einstellbar ist.
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Gemäß dem vorstehenden Aspekt kann der vorgegebene Bereich eingestellt werden, während Kontaktflächenunterschiede beim Betätigen des Berührungssensors berücksichtigt werden. Dadurch kann ein der Kontaktfläche entsprechender optimaler vorgegebener Bereich festgelegt werden, so dass entsprechend eine exakte Ein-Zustand-Entscheidung getroffen werden kann. Dies ist der Fall, weil eine Änderung der Kontaktfläche zu einer großen Änderung des Ausgangsspannungssignals oder seiner Variation führen kann.
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Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Berührungssensorvorrichtung gemäß einem der ersten bis dritten Aspekte bereitgestellt, wobei:
der Berührungssensor ein basierend auf einer elektrostatischen Kapazität arbeitender Sensor ist.
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Gemäß dem vorstehenden Aspekt können, auch wenn das Ausgangsspannungssignal sich bspw. zwischen einer Betätigung des Berührungssensors durch die bloße Hand und einer Betätigung des Berührungssensors durch eine mit einem Handschuh bedeckte Hand wesentlich unterscheidet, Fehlfunktionen durch die vorstehend erwähnten charakteristischen Wirkungen der vorliegenden Erfindung effektiv verhindert werden.
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Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Berührungssensorvorrichtung gemäß einem der ersten bis vierten Aspekte bereitgestellt, wobei:
das EIN-Zustand-Entscheidungssignal ein in einem Fahrzeug installiertes Gerät aktiviert.
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Gemäß diesem Aspekt ist die Berührungssensorvorrichtung als eine in einem Fahrzeug installierte Berührungssensorvorrichtung konfiguriert, die in hohem Maße eine tastend suchende Betätigung zulässt. Dadurch können die vorstehend erwähnten charakteristischen Wirkungen der vorliegenden Erfindung besonders deutlich realisiert werden.
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Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Programm für eine Berührungssensorvorrichtung bereitgestellt, das die folgenden Funktionen in einem Computer ausführt:
eine Funktion zum Bestimmen, dass ein Berührungssensor sich in einem betätigten Zustand befindet, wenn ein Ausgangsspannungssignal, das das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Betätigung des Berührungssensors darstellt, einen Wert hat, der größer oder gleich einem ersten Schwellenwert ist;
eine Funktion zum Erfassen, ob ein Differentialsignal, das einen Differentialwert darstellt, der durch Differenzieren des Ausgangsspannungssignals erhalten wird, auf einen vorgegebenen Bereich begrenzt ist oder nicht, wobei der Bereich durch einen eine Obergrenze definierenden zweiten Schwellenwert und einen eine Untergrenze definierenden dritten Schwellenwert definiert wird; und
eine Funktion zum Erfassen einer Zeitdauer, während der das Differentialsignal auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, unter der Voraussetzung, dass das Ausgangsspannungssignal einen Wert hat, der größer oder gleich dem ersten Schwellenwert ist, und zum Übertragen eines EIN-Zustand-Entscheidungssignals und Ermöglichen des Betriebs eines externen Geräts, wenn die Zeitdauer größer oder gleich einer vorgegebenen Zeitdauer ist.
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Gemäß diesem Aspekt können die vorstehend erwähnten charakteristischen Wirkungen der vorliegenden Erfindung durch ein Computerprogramm erzielt werden.
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Wirkungen der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird die EIN-Zustand-Entscheidung getroffen, wenn erfasst worden ist, dass das Differentialsignal, das den Differentialwert des die Ausgangsspannung des Berührungssensors darstellenden Ausgangsspannungssignals darstellt, für eine Zeitdauer auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, die größer oder gleich einer gegebenen Zeitdauer ist, die voreingestellt wurde, unter der Voraussetzung, dass das Ausgangsspannungssignal einen Wert hat, der größer oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist. Basierend nur auf der Tatsache, dass das Ausgangsspannungssignal größer oder gleich dem Schwellenwert für die EIN-Zustand-Entscheidung wird, wird keine EIN-Zustand-Entscheidung getroffen. Dadurch können Fehlfunktionen der Berührungssensorvorrichtung drastisch vermindert werden. Insbesondere ändert sich, wenn die Bedienungsperson die Oberfläche der Erfassungselektrode des Berührungssensors tastend absucht, das Ausgangsspannungssignal mit der Zeit, so dass das Differentialsignal außerhalb des vorgegebenen Bereich liegt. Infolgedessen wird keine EIN-Zustand-Entscheidung getroffen. Dadurch kann eine zuverlässige EIN-Zustand-Entscheidung getroffen werden, die die Absicht der Bedienungsperson widerspiegelt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Berührungssensorvorrichtung;
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2(a) bis 2(g) zeigen Wellenformen von Signalen in jeweiligen Abschnitten der in 1 dargestellten Berührungssensorvorrichtung; und
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Arbeitsablaufs für eine Signalverarbeitung in der in 1 dargestellten Berührungssensorvorrichtung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Berührungssensor
- 2
- Einheit zum Entscheiden des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Betätigung
- 3
- Differenzierschaltung
- 4
- Vorwärtszähler
- 5
- Stabilitätsbestimmungseinheit
- 6
- EIN-Zustand-Entscheidungseinheit
- 7
- Externes Gerät
- S1
- Ausgangsspannungssignal
- S3
- Differentialsignal
- S5
- EIN-Zustand-Entscheidungssignal
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Beste Technik zum Implementieren der Erfindung
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Berührungssensorvorrichtung. Die 2(a) bis 2(g) zeigen Wellenformdiagramme von Signalen in jeweiligen Abschnitten dieser Berührungssensorvorrichtung. Wie in 1 dargestellt ist, ist die vorliegende Ausführungsform der Berührungssensorvorrichtung 1 ein basierend auf einer elektrostatischen Kapazität arbeitender Sensor und weist eine Erfassungselektrode 1A und eine Umwandlungs-/Ausgabeeinheit 1B auf, über die eine Bedienungsperson einen Fingerkontakt für eine vorgegebene Betätigung ausübt. Hierbei gibt die Erfassungselektrode 1A eine Änderung der elektrostatischen Kapazität, die durch einen Kontakt mit einem Finger der Bedienungsperson verursacht wird, an die Umwandlungs-/Ausgabeeinheit 1B aus. Die Umwandlungs-/Ausgabeeinheit 1B wandelt die Änderung der elektrostatischen Kapazität in einen Spannungswert um und überträgt ein diesen Spannungswert darstellendes Ausgangspannungssignal S1 an eine Einheit 2 zum Entscheiden des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Betätigung und eine Differenzierschaltung 3.
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Ein Beispiel des Ausgangsspannungssignals für diesen Fall ist in 2(a) dargestellt. Von den zwei in dieser Zeichnung dargestellten Ausgangsspannungssignalen S1 stellt eine durch eine durchgezogene Linie dargestellte Wellenform das Signal bei einer Betätigung durch die bloße Hand dar, während eine durch eine gestrichelte Linie dargestellte Wellenform das Signal bei einer Betätigung durch eine durch einen Handschuh bedeckte Hand darstellt (ausführliche Beschreibungen erfolgen in diesem Zusammenhang später).
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Die Einheit 2 zum Entscheiden des Vorliegens/Nichtvorliegens einer Betätigung vergleicht das Ausgangsspannungssignal S1 mit vorgegebenen Schwellenwerten Vth-on, Vth-off, um zu erfassen, dass das Ausgangsspannungssignal S1 bei einem ansteigenden Signalverlauf den vorgegebenen Schwellenwert Vth-on oder einen größeren Wert erreicht hat, und außerdem zu erfassen, dass das Ausgangsspannungssignal S1 bei einem abfallenden Signalverlauf kleiner geworden ist als der vorgegebene Schwellenwert Vth-off, und überträgt ein diese Tatsachen darstellendes Ausgangssignal S2 an einen Vorwärtszähler 4. Hierbei werden diese Werte derart gesetzt, dass der Schwellenwert Vth-on größer ist als Vth-off. Daher wird, wie in 2(b) dargestellt ist, das Ausgangssignal S2 ein Pulssignal, das zu einem Zeitpunkt ansteigt, zu dem S1 den Schwellenwert Vth-on erreicht, und zu einem Zeitpunkt S1 abfällt, zu dem S1 kleiner wird als der Schwellenwert Vth-off. In der vorliegenden Ausführungsform werden die zwei Schwellenwerte Vth-on und Vth-off gesetzt, es ist jedoch nicht wesentlich die beiden Schwellenwerte Vth-on und Vth-off wie in der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen zu setzen. Durch Setzen der beiden Schwellenwerte Vth-on und Vth-off kann jedoch eine Streuung verhindert werden, die dadurch verursacht wird, dass das Ausgangssignal schwankt, während es den Schwellenwert Vth-on überschreitet.
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Die Differenzierschaltung 3 differenziert das Ausgangsspannungssignal S1 und überträgt ein Differentialsignal S3, das einen durch die Differentiation erhaltenen Differentialwert darstellt. Ein Beispiel des Differentialsignals S3 für diesen Fall ist in 2(b) dargestellt.
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Die Stabilitätsbestimmungseinheit 5 erfasst, ob eine Änderung des Differentialsignals S3 auf einen vorgegebenen Bereich begrenzt ist. Wenn diese Änderung auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, entscheidet die Stabilitätsbestimmungseinheit 5, dass die Bedienungsperson einen Kontakt mit der Erfassungselektrode 1A mit der Absicht herstellt, diese zu betätigen, und überträgt ein diese Tatsache darstellendes Ausgangssignal S4 an den Vorwärtszähler 4. D. h., die Stabilitätsbestimmungseinheit 5 ist dafür konfiguriert, zwei Schwellenwerte UL-Dsv und LL-Dsv mit verschiedenen Pegeln (UL-Dsv > LL-Dsv) zu setzen und das Ausgangssignal S4 zu übertragen, das ein Pulssignal ist, dass in einen H-Zustand eintritt, wenn UL-Dsv ≥ S3 ≥ LL-Dsv ist. Dies kann durch eine Fenstervergleichsfunktion mit den Pegeln UL-Dsv und LL-Dsv als Schwellenwerte leicht realisiert werden.
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Wenn erfasst worden ist, dass das Differentialsignal S3 während einer Zeitdauer auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, die größer oder gleich einer vorgegebenen Zeitdauer T ist, unter der Voraussetzung, dass das Ausgangsspannungssignal S1 bei einem ansteigenden Signalpegel größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-on ist, oder wenn das Ausgangsspannungssignal S1 bei einem abfallenden Signalpegel größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-off ist, d. h., wenn sich das Ausgangssignal S2 im H-Zustand befindet, überträgt der Vorwärtszähler 4 ein diese Tatsachen darstellendes EIN-Zustand-Entscheidungssignal S5. Hierbei kann der Vorwärtszähler 4 beispielsweise durch die folgenden Merkmale realisiert werden: d. h., die Zeitdauer, während der das Ausgangssignal S4 sich im H-Zustand befindet, wird durch einen Zeitzähler gezählt, der unter der Bedingung hochzählt, dass das Ausgangssignal S2 sich im H-Zustand befindet. Zu einem Zeitpunkt, zu dem sein Zählwert einen vorgegebenen Zählwert erreicht, wird das EIN-Zustand-Entscheidungssignal S5 übertragen, wie in 2(e) dargestellt ist.
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Eine EIN-Zustand-Entscheidungseinheit 6 bestimmt basierend auf dem EIN-Zustand-Entscheidungssignal S5 die Absicht der Bedienungsperson, eine EIN-Betätigung auszuführen, und überträgt ein Aktivierungssignal S6 zum Aktivieren eines vorgegebenen externen Geräts 7. Das externe Gerät 7 wird durch dieses Aktivierungssignal S6 aktiviert.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie vorstehend beschrieben wurde, eine EIN-Zustand-Entscheidung getroffen, wenn erfasst worden ist, dass das Differentialsignal S3, das den Differentialwert des Ausgangsspannungssignals S1 darstellt, für eine bestimmte Zeitdauer oder länger auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist (UL-Dsv ≥ S3 ≥ LL-Dsv), unter der Voraussetzung, dass das Ausgangsspannungssignal S1 bei einem ansteigenden Signalverlauf größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-on ist oder das Ausgangsspannungssignal S1 bei einem abfallenden Signalverlauf größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-off ist. Hierbei ist, wie durch die gestrichelte Linie in 2(a) dargestellt ist, der Wert des Ausgangsspannungssignals S1 kleiner, wenn der Berührungssensor 1 durch eine mit Handschuhen bedeckte Hand berührt wird, als wenn der Berührungssensor 1 durch die bloße Hand berührt wird. Eine derartige Erscheinung ist äußerst problematisch, wenn der basierend auf einer elektrostatischen Kapazität arbeitende Berührungssensor 1 verwendet wird, der aufgrund von Differenzen der Dielektrizitätskonstanten in den jeweiligen Fällen stark beeinflusst wird. Dies ist der Fall, weil, wenn versucht wird, eine Betätigung zu erfassen, wenn ein Handschuh getragen wird, der Schwellenwert auf einen niedrigen Wert gesetzt werden muss; wenn der Schwellenwert auf einen niedrigen Wert gesetzt wird, kann dies jedoch zu einer übermäßigen Erfassungsempfindlichkeit für eine Betätigung durch die bloße Hand führen, so dass leicht eine Fehlfunktion verursacht werden kann. In diesem Zusammenhang wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die EIN-Zustand-Entscheidung nicht einfach dann getroffen, wenn der Pegel des Ausgangsspannungssignals S1 größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-on für die EIN-Zustand-Entscheidung geworden ist. Daher kann der Schwellenwert Vth-on gemäß der Betätigung unter Verwendung einer mit einem Handschuh bedeckten Hand auf einen niedrigen Wert gesetzt werden. Trotzdem würde, wenn der Schwellenwert Vth-on auf einen derart niedrigen Wert gesetzt wird, eine Betätigung durch die bloße Hand keine Fehlfunktion verursachen. D. h., in der vorliegenden Ausführungsform kann geeigneter Weise eine Fehlfunktion, sowohl für eine Betätigung durch die bloße Hand als auch für eine Betätigung durch eine mit einem Handschuh bedeckte Hand, verhindert werden.
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Außerdem wird die Empfindlichkeit des Berührungssensors 1 auf einen hohen Wert gesetzt, d. h., der Schwellenwert Vth-on wird auf einen niedrigen Wert gesetzt. Dadurch ist, auch wenn das Ausgangsspannungssignal S1 größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-on ist, bevor die Fingerspitze der Bedienungsperson die Erfassungselektrode 1A berührt, die Position der Fingerspitze nicht stabil, sondern der Finger der Bedienungsperson bewegt sich in einem Bereich. In diesem Zustand ist das Differentialsignal S3 daher nicht auf den vorgegebenen Bereich begrenzt. Nur in einem Zustand, in dem die Fingerspitze die Erfassungselektrode 1A berührt und ihre Position stabil ist, kann eine EIN-Zustand-Entscheidung getroffen werden. Infolgedessen kann eine Fehlfunktion zuverlässig verhindert werden.
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Die 2(a) bis 2(e), auf denen die vorstehenden Erläuterungen basieren, zeigen Wellenformdiagramme, die in einem normalen Betriebsmodus erhalten werden, d. h. in einem Modus, in dem die Bedienungsperson die Erfassungselektrode 1A mit der Absicht einer Betätigung berührt hat. Die 2(f) und 2(g) zeigen dagegen Wellenformdiagramme zum Darstellen des Ausgangsspannungssignals S1, das erhalten wird, wenn die Bedienungsperson die Erfassungselektrode 1A zufällig berührt, ohne die Absicht einer Betätigung, wie beispielsweise in einem tastend suchenden Zustand (2f), und das auf diesem Ausgangsspannungssignal S1 basierende Differentialspannungssignal S3 (2(g)). Wie in beiden Figuren dargestellt ist, ändert sich das Ausgangsspannungssignal S1 in diesem Fall wesentlich mit der Zeit, mit dem Ergebnis, dass sein Differentialsignal S3 sich in einem breiten Bereich ändert, der außerhalb des vorgegebenen Bereich (UL-Dsv ≥ S3 ≥ LL-Dsv) liegt. Infolgedessen zählt der Vorwärtszähler 4 nicht hoch, so dass das EIN-Zustand-Entscheidungssignal S5 nicht übertragen wird.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen des Arbeitsablaufs für eine Signalverarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform der Berührungssensorvorrichtung. In diesem Signalverarbeitungssystem wird, wie in der Zeichnung dargestellt ist, das durch den Berührungssensor 1 (vergl. 1) übertragene Ausgangsspannungssignal S1 eingegeben (vergl. Schritt ST1).
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Dann wird bestimmt, ob das Ausgangsspannungssignal S1 größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-on ist oder nicht (vergl. Schritt ST2), und es wird außerdem bestimmt, ob das Ausgangsspannungssignal S1 größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-off ist oder nicht (vergl. Schritt ST3). Gleichzeitig wird eine Differentiation des Ausgangsspannungssignals S1 ausgeführt (vergl. Schritt ST4).
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Wenn die Entscheidung in Schritt ST2 zeigt, dass das Ausgangsspannungssignal S1 größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-on ist, wird der Vorwärtszähler 4 (vergl. 1) auf einen Bereitschaftszustand eingestellt. Wenn das Ausgangsspannungssignal kleiner ist als der Schwellenwert Vth-on, springt das Programm dagegen zum Anfang zurück, woraufhin die Verarbeitungen der Schritte ST2 bis ST4 wiederholt werden.
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Dann wird nach dem Empfang der Ergebnisse der Differentiation des Ausgangsspannungssignals S1 (vergl. Schritt ST4) bestimmt, ob das Differentialsignal S3 auf den vorgegebenen Bereich begrenzt ist, d. h., ob die Beziehung Schwellenwert LL-Dsv ≤ S3 ≤ Schwellenwert UL-Dsv erfüllt ist oder nicht (vergl. Schritt ST5).
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Dann wird basierend auf den Ergebnissen dieser Entscheidung in Schritt ST5 und auf der Bedingung, dass der Vorwärtszähler 4 sich im Bereitschaftszustand befindet, die Zeitdauer hochgezählt, während der die Beziehung LL-Dsv ≤ S3 ≤ Schwellenwert UL-Dsv erfüllt ist (vergl. Schritt ST6). D. h., der Vorwärtszähler 4 zählt die Zeitdauer t, während der die Beziehung LL-Dsv ≤ S3 ≤ Schwellenwert UL-Dsv erfüllt ist, nur im Bereitschaftszustand hoch, in dem ein Vorwärtszählvorgang möglich ist.
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Dann wird bestimmt, ob die hochgezählte Zeitdauer t größer oder gleich der vorgegebenen Zeitdauer T ist (vergl. Schritt ST7). Wenn in Schritt ST7 erfasst worden ist, dass t ≥ T ist, wird entschieden, dass ein EIN-Zustand vorliegt (vergl. Schritt ST8), um das vorgegebene externe Gerät 7 zu aktivieren (vergl. 1). Wenn t < T ist, springt das Programm zum Anfang zurück, woraufhin die Verarbeitungen der Schritte ST2 bis ST4 wiederholt werden.
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Wenn in der Verarbeitung von Schritt ST3 festgestellt wurde, dass das Ausgangsspannungssignal S1 größer oder gleich dem Schwellenwert Vth-off ist, springt das Programm zum Anfang zurück, woraufhin die Schritte ST2 bis ST4 wiederholt werden. Wenn in der Verarbeitung von Schritt ST3 bestimmt wurde, dass das Ausgangsspannungssignal S1 kleiner ist als der Schwellenwert Vth-off, wird dagegen der Vorwärtszähler 4 gelöscht (vergl. Schritt ST6).
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Wenn in der Verarbeitung von Schritt ST5 festgestellt wurde, dass dass Differentialsignal S3 kleiner ist als der Schwellenwert LL-Dsv oder das Differentialsignal S3 größer ist als der Schwellenwert UL-Dsv, wird der Vorwärtszähler 4 ebenfalls gelöscht (vergl. Schritt ST9). Daraufhin springt das Programm zum Anfang zurück, woraufhin die Verarbeitungen in den Schritten ST2 bis ST4 wiederholt werden.
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Die Schwellenwerte UL-Dsv und LL-Dsv, die in der Stabilitätsbestimmungseinheit 5 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform gesetzt werden, werden als feste Werte verwendet, sie können jedoch auch gemäß dem Änderungsmaß des Ausgangsspannungssignals S1 einstellbar sein. In diesem Fall kann der optimale vorgegebene Bereich (UL-Dsv ≥ S3 ≥ LL-Dsv) unter Berücksichtigung von Unterschieden der Kontaktfläche bei der Betätigung des Berührungssensors 1 gesetzt werden.
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Wenn die Kontaktfläche zwischen dem Finger und der Erfassungselektrode 1A größer ist, wie in dem Fall, in dem die Erfassungselektrode 1A (vergl. 1) mit dem dicksten Teil des Fingers berührt wird, ändern sich das Ausgangsspannungssignal S1 und seine Variation ebenfalls wesentlich proportional zur Zunahme der Kontaktfläche. Wenn der vorstehend erwähnte vorgegebene Bereich (UL-Dsv ≥ S3 ≥ LL-Dsv) fest ist, kann daher ein Fall auftreten, gemäß dem eine EIN-Zustand-Entscheidung trotz des Kontakts mit der Erfassungselektrode 1A nicht getroffen wird, so dass ein fehlerhaftes Ergebnis erhalten wird.
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Außerdem ist der Berührungssensor 1 in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform als ein basierend auf einer elektrostatischen Kapazität arbeitender Sensor beschrieben worden, er ist jedoch nicht darauf beschränkt. Hinsichtlich des Sensortyps bestehen keine besonderen Einschränkungen, so lange er ein Berührungssensor zum Übertragen der Absicht einer Bedienungsperson über einen Schalter ist, z. B. einen Druckschalter oder einen piezoelektrischen Schalter. Mit einem basierend auf einer elektrostatischen Kapazität arbeitenden Berührungssensor können jedoch besondere Wirkungen und Effekte erzielt werden, wie vorstehend erwähnt wurde.
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Die Funktionen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Berührungssensorvorrichtung können in Form eines auf einem Computer laufenden Programms implementiert werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann für einen in verschiedenen Industriezweigen verwendeten Berührungsschalter verwendet werden und kann in Industriezweigen verwendet werden, in denen Vorrichtungen, in denen der Berührungsschalter verwendet wird, hergestellt und verkauft werden.
