TW201539263A - 觸碰感應與電場感應的裝置及使用其之互動裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種觸碰感應與電場感應的裝置及使用其之互動裝置。此觸碰感應與電場感應的裝置包括一控制電路、一第一電容感應電極以及一第二電容感應電極。第一電容感應電極耦接控制電路的第一感測/控制端。第二電容感應電極耦接控制電路的第二感測/控制端。在一第一時間,第一電容感應電極透過第一感測/控制端,充電到一第一電壓,且第二感測/控制端供應給第二電容感應電極一電場脈波,使第二電容感應電極發出一電場脈波訊號。控制電路在第一時間,判定該第一電容感應電極的電壓由第一電壓放電到一第二電壓所需的時間,以判定該第一電容感應電極是否被觸碰,並檢測第一電容感應電極是否同步檢測到上述電場脈波,判定第二電容感應電極是否接近第一電容感應電極。

Description

觸碰感應與電場感應的裝置及使用其之互動裝置
本發明係關於一種接近感應(Proximity Sensing)的技術,更進一步來說,本發明係關於一種同時具有觸碰感應與電場感應的裝置及使用其之互動裝置。
近年來,由於科技的進步,許多控制按鈕,例如電梯的按鈕或是電子遊樂器材的按鈕,也從以往的彈簧機械式按鈕,改採用觸碰式傳感器(Touch Sensor)。第1圖是習知觸碰式(電容式)傳感器之電路圖。請參考第1圖,此電路包括感應電極101、電阻102以及感測/控制端103。感測電極101在此電路中,相當於一個接地的電容Cx。
第2圖是習知電容式傳感器在上述感應電極101與電阻102的耦接節點A之操作波形。請同時參考第1圖與第2圖,感測/控制端103一開始會對節點A充電到一第一額定電壓V20,並且使節點A處在高阻抗狀 態。接下來,由於感應電極101相當於一個接地的電容Cx,因此感應電極101會開始透過電阻102進行放電。感測/控制端103會持續偵測節點A的電壓。當節點A的電壓放電到一第二額定電壓V21時,感測/控制端103會根據節點A由第一額定電壓V20放電到第二額定電壓V21的時間,來判斷是否有手指接觸到感應電極101,並且再次對節點A進行充電。
請再參考第2圖,波形201是手指未碰觸感應電極101時,節點A的波形;波形202是手指碰觸感應電極101後,節點A的波形。由此波形圖可以看出,當手指碰觸到感應電極101時,感應電極101的等效電容Cx增加,故波形202的放電時間T2會大於波形201的放電時間T1。因此,感測-控制端103只要判斷出節點A放電到第二額定電壓V21的時間大於T1,便可以判定感應電極101已經被碰觸。
在觸碰式傳感器普及下,許多絨毛玩具靠著裝置觸碰式傳感器而達成與人互動。然而,此互動僅止於人對玩具的互動。玩具感應自身的觸碰,譬如玩具可以知道拍手,摸肚子等行為,以目前的技術,則需要額外在玩具上增加例如微動開關、紅外線感測器(IR sensor)、重力感測器(G sensor),換句話說,額外電路或是元件是必須的。若是嘗試以提高觸碰式傳感器的感應能力,又會因為玩具自身電容與人體電容差異極大,無法兼顧。極容易造成被人體誤觸發而感應,但是對自身又產生感應不良 的問題。
本發明的一目的在於提供一種觸碰感應與電場感應的裝置及使用其之互動裝置,藉由不增加額外成本與額外元件的情況下,兼顧觸控感應以及自身發射電場感應。
有鑒於此,本發明提供一種觸碰感應與電場感應的裝置,此觸碰感應與電場感應的裝置包括一控制電路、一第一電容感應電極以及一第二電容感應電極。控制電路具有一第一感測/控制端以及一第二感測/控制端。第一電容感應電極耦接第一感測/控制端。第二電容感應電極耦接第二感測/控制端。在第一期間,第二電容感應電極透過第二感測/控制端,充電到一第一電壓且在第一期間,第一感測/控制端供應給第一電容感應電極一電場脈波,使第一電容感應電極發出一電場脈波訊號。在第一期間,控制電路檢測第二電容感應電極是否同步檢測到電場脈波,並且,控制電路判定第二電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第二電容感應電極是否被觸碰。
在第二期間,第一電容感應電極透過第一感測/控制端,充電到第一電壓。且在第二期間,第二感測/控制端供應給第二電容感應電極一電場脈波,使第二電容感應電極發出電場脈波訊號。在第二期間,控制電 路檢測第一電容感應電極是否同步檢測到電場脈波,並且,控制電路判定第一電容感應電極的電壓由第一電壓放電到一第二電壓所需的時間,以判定第一電容感應電極是否被觸碰。
本發明提供一種互動裝置,此互動裝置包括一控制電路、一第一電容感應電極、一第二電容感應電極以及一互動行為產生裝置。控制電路具有一第一感測/控制端以及一第二感測/控制端。第一電容感應電極耦接第一感測/控制端,設置於互動裝置的一第一位置。第二電容感應電極耦接第二感測/控制端,設置於互動裝置的第二位置。互動行為產生裝置,耦接控制電路,用以產生至少一互動行為。在一第一期間,第二電容感應電極透過第二感測/控制端,充電到第一電壓。且在第一期間,第一感測/控制端供應給第一電容感應電極一電場脈波,使第一電容感應電極發出一電場脈波訊號。在第一期間,控制電路檢測第二電容感應電極是否同步檢測到電場脈波,以判定第一電容感應電極是否接近第二電容感應電極,並且,控制電路判定第二電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第二電容感應電極是否被觸碰。在第一期間,控制電路由該第二感測/控制端檢測到電場脈波,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第一互動行為。在第一期間,控制電路由第二感測/控制端檢測到第二電容感應電極被觸碰,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第二互動行為。
在一第二期間,第一電容感應電極透過第一感測/控制端,充電到第一電壓。且在第二期間,第二感測/控制端供應給第二電容感應電極一電場脈波,使第二電容感應電極發出電場脈波訊號。在第二期間,控制電路檢測第一電容感應電極是否同步檢測到電場脈波,以判定第二電容感應電極是否接近第一電容感應電極,並且,控制電路判定第一電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第一電容感應電極是否被觸碰。在第二期間,控制電路由第一感測/控制端檢測到電場脈波,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第三互動行為。在第二期間,控制電路由第一感測/控制端檢測到第一電容感應電極被觸碰,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第四互動行為。
依照本發明較佳實施例所述之觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置,上述控制電路更包括一第三感測/控制端,且互動裝置或該觸碰感應與電場感應的裝置還包括一第三電容感應電極。第三電容感應電極耦接第三感測/控制端,並設置於互動裝置的一第三位置。在第三期間,第一電容感應電極透過第一感測/控制端,充電到第一電壓,且第二電容感應電極透過第二感測/控制端,充電到第一電壓。且在第三時間,第三感測/控制端供應給第三電容感應電極一電場脈波,使第三電容感應電極發出電場脈波訊號。在第三時間,控制電路檢測第一電容感應電極以及第二電容感應電極是否同 步檢測到電場脈波,以判定第三電容感應電極是否接近第一電容感應電極或第三電容感應電極是否接近第二電容感應電極,並且,控制電路判定第一電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第一電容感應電極是否被觸碰,並且,控制電路判定第二電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第二電容感應電極是否被觸碰。
在第三期間,控制電路由第一感測/控制端檢測到電場脈波,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第五互動行為。在第三期間,控制電路由第二感測/控制端檢測到電場脈波,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第六互動行為。在第三期間,控制電路檢測到第一電容感應電極被觸碰,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第七互動行為。在第三期間,控制電路檢測到第二電容感應電極被觸碰,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第八互動行為。
在第一期間,第三電容感應電極透過第三感測/控制端,充電到第一電壓。在第一時間,控制電路檢測第三電容感應電極是否同步檢測到電場脈波,以判定第一電容感應電極是否接近第三電容感應電極,並且,控制電路判定第三電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第三電容感應電極是否被觸碰。在第一期間,控制電路由第三感測/控制端檢測到電場脈波,控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第九 互動行為。在第一期間,控制電路檢測到第三電容感應電極被觸碰,控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第十互動行為。
在第二期間,第三電容感應電極透過第三感測/控制端,充電到第一電壓。在第二時間,控制電路檢測第三電容感應電極是否同步檢測到電場脈波,以判定第二電容感應電極是否接近第三電容感應電極,並且,控制電路判定第三電容感應電極的電壓由第一電壓放電到第二電壓所需的時間,以判定第三電容感應電極是否被觸碰。在第二期間,控制電路由第三感測/控制端檢測到電場脈波,控制電路控制互動行為產生裝置產生一第十一互動行為。在第二期間,控制電路檢測到第三電容感應電極被觸碰,控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第十二互動行為。
本發明的精神在於提供一個低成本的觸碰感應與電場感應的技術,在不增加額外的電路成本下,可以同時達到與人體觸碰互動以及感應玩具自身觸碰。由於先前技術中,若要增加感應玩具自身觸碰的功能,必須增加感測元件,因而必須要增加控制器的連接埠數目,以及產品體積與重量。因此,本發明除了可以減低額外的元件成本外,還可以減少控制器的運算量以及減低產品的重量與體積。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉較佳實施例,並配合所附圖 式,作詳細說明如下。
101、701‧‧‧感應電極
102、702‧‧‧電阻
103‧‧‧感測/控制端
301‧‧‧控制電路
302‧‧‧第一電容感應電極
303‧‧‧第二電容感應電極
304‧‧‧第三電容感應電極
305‧‧‧第四電容感應電極
306‧‧‧第五電容感應電極
307‧‧‧互動行為產生裝置
401‧‧‧控制電路301的第一感測/控制端所輸出的訊號
402‧‧‧控制電路301的第二感測/控制端所輸出的訊號
403‧‧‧控制電路301的第三感測/控制端所輸出的訊號
404‧‧‧控制電路301的第四感測/控制端所輸出的訊號
405‧‧‧控制電路301的第五感測/控制端所輸出的訊號
T1‧‧‧第一期間
T2‧‧‧第二期間
T3‧‧‧第三期間
T4‧‧‧第四期間
T5‧‧‧第五期間
Tx‧‧‧傳送端
Rx‧‧‧接收端
IO1‧‧‧第一感測/控制端
IO2‧‧‧第一輸入輸出端控制端
第1圖是習知觸碰式(電容式)傳感器之電路圖。
第2圖是習知電容式傳感器在上述感應電極101與電阻102的耦接節點A之操作波形。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的系統方塊圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的時序圖。
第5圖繪示為本發明實施例的電場感應的示意圖。
第6圖繪示為本發明實施例的電場感應的波形圖。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的電容感應電極的電路圖。
第8圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的電容感應電極的波形圖。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的系統方塊圖。請參考第3圖,此互動裝置在此實施例中是以熊玩偶的造型作為實施例。此觸碰感應與電場感應的裝置包括控制電路301、一第一電容感應電極302、一第二電容感應電極303、一第三電容感應電極304、一第四電容感應電極305以及一第五電容感應電極306。有關互動系統的部分,除了上述觸碰感應與電場感應的裝置之外,還包括一互動行為產生裝置307。在此實施例中,互動行為產生裝置307是以喇叭作為例子。第一電容感應電極302係耦接到控制電路301的第一感測/控制端。第二電容感應電極303係耦接到控制電路301的第二感測/控制端。第三電容感應電極304係耦接到控制電路301的第三感測/控制端。第四電容感應電極305係耦接到控制電路301的第四感測/控制端。第五電容感應電極306係耦接到控制電路301的第五感測/控制端。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的時序圖。請參考第3圖以及第4圖,標號401是控制電路301的第一感測/控制端所輸出的訊號;標號402是控制電路301的第二感測/控制端所輸出的訊號;標號403是控制電路301的第三感測/控制端所輸出的訊號;標號404是控制電路301的第四感測/控制端所輸出的訊號;標號405 是控制電路301的第五感測/控制端所輸出的訊號。
在第一期間T1時,控制電路301會透過第二感測/控制端、第三感測/控制端、第四感測/控制端以及第五感測/控制端分別對第二電容感應電極303、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306充電,之後,控制電路301會分別的透過第二感測/控制端、第三感測/控制端、第四感測/控制端以及第五感測/控制端,針對第二電容感應電極303、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306放電到預設電壓所需的時間進行計算,以判斷第二電容感應電極303、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306是否被觸碰。另外,在第一期間T1時,控制電路301會透過第一感測/控制端輸出電場脈波給第一電容感應電極302。
同理,在第二期間T1時,控制電路301會透過第一感測/控制端、第三感測/控制端、第四感測/控制端以及第五感測/控制端分別對第一電容感應電極302、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306充電,之後,控制電路301會分別的透過第一感測/控制端、第三感測/控制端、第四感測/控制端以及第五感測/控制端,針對第一電容感應電極302、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306放電到預設電壓所需的時間進 行計算,以判斷第一電容感應電極303、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306是否被觸碰。另外,在第二期間T1時,控制電路301會透過第二感測/控制端輸出電場脈波給第二電容感應電極303。第三期間T3、第四期間T4、第五期間T5之操作,所屬技術領域者可以依上述操作模式類推。在此不予贅述。
第5圖繪示為本發明實施例的電場感應的示意圖。第6圖繪示為本發明實施例的電場感應的波形圖。請參考第5圖與第6圖,標號Rx表示接收端,標號Tx表示傳送端。另外,WRx表示接收端的波形,WTx表示傳送端的波形。在此實施例中,為了讓所屬技術領域具有通常知識者可以瞭解本發明,傳送端Tx例如是第一電容感應電極302,接收端Rx例如是第二電容感應電極303。在第一期間T1,第一電容感應電極302接收到電場脈波,因而發射出電場脈波訊號。若使用者此時將第3圖的熊玩偶的左手往右手靠近,使得第一電容感應電極302足夠接近第二電容感應電極303,此時,第二電容感應電極的波形便如第6圖所示的波形WRx,會同步接收到電場脈波。當控制電路301透過上述第二感測/控制端接收到電場脈波,且所接收到的電場脈波與第一電容感應電極302所發射出的電場脈波同步,控制電路301便可以判定第一電容感應電極302與第二電容感應電極303被使用者拉近距離。此時,控制電路301便控制互動行為產生裝置 307發出拍手的聲音,以回應使用者對上述互動裝置的操作。
同樣地,假設傳送端Tx是第三電容感應電極304,接收端Rx是第二電容感應電極303。在第三期間T3,第三電容感應電極304接收到電場脈波,因而發射出電場脈波訊號。若使用者此時將第3圖的熊玩偶的右手往腹部靠近,使得第二電容感應電極303足夠接近第三電容感應電極304,此時,第二電容感應電極303的波形便如第6圖所示,會同步接收到電場脈波。當控制電路301透過上述第二感測/控制端接收到電場脈波,且所接收到的電場脈波與第三電容感應電極304所發射出的電場脈波同步,控制電路301便可以判定第二電容感應電極303與第三電容感應電極304被使用者拉近距離。此時,控制電路301便控制互動行為產生裝置307發出哈哈的笑聲,以回應使用者對上述互動裝置的操作。
由上述實施例,可以看出,本發明的上述實施例藉由在原有的電路的架構下,改變了控制的方式,同時達到觸控感應以及電場感應的功能。另外,上述實施例的互動行為產生裝置307之實施方式,雖然是以喇叭作為舉例,然所屬技術領域具有通常知識者應當知道,互動行為產生裝置307依照設計的不同可以有不同的互動。舉例來說,互動行為產生裝置307可以設計小型馬達合併機械驅動,使用者操作上述互動裝置時,便可以實現動作的互動。又,互動行為產生裝置307可以在玩偶的眼 睛設計一液晶顯示裝置,使用者操作上述互動裝置時,便可以實現以液晶顯示裝置顯示出眼神動作的互動。
再者,上述實施例中,雖然只有講述到第一電容感應電極302與第二電容感應電極303接近所產生的拍手聲音互動以及第二電容感應電極303與第三電容感應電極304互相接近產生的互動,然所屬技術領域具有通常知識者應當知道,由於上述互動裝置的控制方式包括對第一電容感應電極302、第二電容感應電極303、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305以及第五電容感應電極306的觸控以及第一電容感應電極302對第二電容感應電極303接近、第一電容感應電極302對第三電容感應電極304接近、第一電容感應電極302對第四電容感應電極305接近、第一電容感應電極302對第五電容感應電極306接近、第二電容感應電極303對第三電容感應電極304接近、第二電容感應電極303對第四電容感應電極305接近、第二電容感應電極303對第五電容感應電極306接近、第三電容感應電極304對第四電容感應電極305接近、第三電容感應電極304對第五電容感應電極306接近以及第四電容感應電極305對第五電容感應電極306接近的控制方式。
因此,上述互動裝置的電容感應電極302~306最多可產生15種不同的互動。每一種不同的互動產生的互動行為可以設計為都不相同,也可以設計為相同或部分相同。另外,相同的互動每次所產生的互動行為 也可以被設計為不同,舉例來說,當電容感應電極302對第二電容感應電極303接近時,互動裝置有時產生『拍手』的互動行為,有時產生『揮手』的互動行為。
上述這些互動行為可以設計成聲音、影像或動作或上述聲音、影像或動作的組合。舉例來說,當使用者觸控第一電容感應電極302時,上述互動裝置可以控制玩偶的右手做出握手的動作,並且發出『握手』的聲音,且透過眼睛配置的液晶顯示器,改變眼神。
第7圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的電容感應電極的電路圖。第8圖繪示為本發明一較佳實施例的觸碰感應與電場感應的裝置以及使用其之互動裝置的電容感應電極的波形圖。請參考第7圖與第8圖,為了進一步防止靜電干擾電容檢測,在此實施例中,控制電路301的兩個接腳耦接到感應電極。為了方便說明本發明的精神,在此實施例,感應電極701以第一電容感應電極302作為例子。標號IO1表示控制電路301的第一感測/控制端;標號IO2表示控制電路301的第一輸入輸出端控制端。另外,此實施例額外繪示一電阻702。
標號WIO1表示第一感測/控制端的輸出波形;標號WIO2表示第一輸入輸出端控制端的輸出波形。在第一期間T1,第一感測/控制端IO1與第一輸入輸出端控制端IO2同時輸出電場脈波,使感應電極701發射出電場訊號。第二期間T2、第三期間T3、第四期間T4以 及第五期間T5皆被分為兩階段。第一階段PhaseI,第一感測/控制端IO1對感應電極701充電到第一電壓VDD,第一輸入輸出端控制端IO2維持在共接電壓VCOM。控制電路301透過第一感測/控制端IO1在第一階段PhaseI檢測感應電極701放電到一半VDD的時間。第二階段PhaseII,第一感測/控制端IO1對感應電極701放電到共接電壓VCOM,第一輸入輸出端控制端IO2則由共接電壓VCOM轉變為第一電壓VDD。控制電路301透過第一感測/控制端IO1在第二階段PhaseII檢測感應電極701充電到一半VDD的時間。控制電路301根據上述第一階段的放電時間加上第二階段的充電時間,判定感應電極701是否被觸碰。
不論是感應電極701帶正電荷或是負電荷,此時會有相對應階段的充放電時間增加,相對的另一階段的充放電時間則會縮短。換句話說,無論感應電極701帶正電荷或帶負電荷,其充電時間與放電時間的總和與感應電極701未帶電荷的充放電時間的總和將會大致相同。因此,當有物體靠近感應電極701時,控制電路301透過第一感測/控制端IO1檢視到的電容變化,會是接近感應電極701的物體之電容加上感應電極701本身的電容。故當感應電極701帶有正電荷或者是負電荷時都可以得到相對應的補償。因此靜電所帶來的諸多影響便得以消除。
上述實施例雖然是以在第一期間T1,第一感測/控制端IO1與第一輸入輸出端控制端IO2同時 輸出電場脈波作為發射電場訊號的手段,然所屬技術領域具有通常知識者應當知道,僅第一感測/控制端IO1輸出電場脈波,第一輸入輸出端控制端IO2設置為高阻抗狀態時,感應電極701仍可以發射出電場脈波。故本發明不以此為限。再者,上述實施例雖僅以第一電容感應電極302作為舉例,然所屬技術領域具有通常知識者應當知道,第二電容感應電極303、第三電容感應電極304、第四電容感應電極305與第五電容感應電極306的實施方式可以根據上述實施例實施。在此不予贅述。
另外,上述多個實施例中,雖然是以五個電容感應電極作為例子,所屬技術領域具有通常知識者應當知道,電容感應電極的數目可以根據產品導向與應用而改變。故本發明不以此為限。同樣的,上述實施例的互動裝置的外型僅用以說明本發明的精神,本發明不以此為限。
綜上所述,本發明的精神在於提供一個低成本的觸碰感應與電場感應的技術,在不增加額外的電路成本下,可以同時達到與人體觸碰互動以及感應玩具自身觸碰。由於先前技術中,若要增加感應玩具自身觸碰的功能,必須增加感測元件,因而必須要增加控制器的連接埠數目,以及產品體積與重量。因此,本發明除了可以減低額外的元件成本外,還可以減少控制器的運算量以及減低產品的重量與體積。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之 具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容,而非將本發明狹義地限制於上述實施例,在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況,所做之種種變化實施,皆屬於本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
301‧‧‧控制電路
302‧‧‧第一電容感應電極
303‧‧‧第二電容感應電極
304‧‧‧第三電容感應電極
305‧‧‧第四電容感應電極
306‧‧‧第五電容感應電極
307‧‧‧互動行為產生裝置

Claims (9)

  1. 一種觸碰感應與電場感應的裝置,包括:一控制電路,具有一第一感測/控制端以及一第二感測/控制端;一第一電容感應電極,耦接該第一感測/控制端;以及一第二電容感應電極,耦接該第二感測/控制端;其中,在一第一期間,該第二電容感應電極透過該第二感測/控制端,充電到一第一電壓;其中,在該第一期間,該第一感測/控制端供應給該第一電容感應電極該電場脈波,使該第一電容感應電極發出一電場脈波訊號,其中,在該第一期間,該控制電路檢測該第二電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,並且,該控制電路判定該第二電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到一第二電壓所需的時間,以判定該第二電容感應電極是否被觸碰;其中,在一第二期間,該第一電容感應電極透過該第一感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第二期間,該第二感測/控制端供應給該第二電容感應電極該電場脈波,使該第二電容感應電極發出該電場脈波訊號,其中,在該第二期間,該控制電路檢測該第一電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,並且,該控制電路判 定該第一電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第一電容感應電極是否被觸碰。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之觸碰感應與電場感應的裝置,其中,該觸碰感應與電場感應的裝置更包括:一第一放電元件,其第一端耦接該第一電容感應電極;其中,該控制電路更包括:一第一輸入/輸出控制端,耦接該第一放電元件的第二端;其中,在該第二期間,當該第一感測/控制端對該第一感應電極充電到一第一電壓時,該第一輸入/輸出控制端設為一第一共接電壓且第一感測/控制端設為高阻抗,當該第一感測/控制端之電壓由該第一電壓放電至該第二電壓時,該第一感測/控制端設為該第一共接電壓後,設為高阻抗,且該第一輸入/輸出控制端設為一第二共接電壓,當該第一感測/控制端之電壓由該第一共接電壓充電至一第三電壓時,根據該第一感應電極由該第一電壓放電到該第二電壓的時間加上該第一感應電極由該第一共接電壓充電到該第三電壓的時間,判斷該第一感應電極是否有被觸碰。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之觸碰感應與電場感應的裝置,其中,該觸碰感應與電場感應的裝置更包括:一第二放電元件,其第一端耦接該第二電容感應電極;其中,該控制電路更包括:一第二輸入/輸出控制端,耦接該第二放電元件的第二端;其中,在該第一期間,當該第二感測/控制端對該第二感應電極充電到該第一電壓時,該第二輸入/輸出控制端設為該第一共接電壓且第一感測/控制端設為高阻抗,當該第二感測/控制端之電壓由該第一電壓放電至該第二電壓時,該第二感測/控制端設為該第一共接電壓後,設為高阻抗,且該第二輸入/輸出控制端設為該第二共接電壓,當該第二感測/控制端之電壓由該第一共接電壓充電至該第三電壓時,根據該第二感應電極由該第一電壓放電到該第二電壓的時間加上該第二感應電極由該第一共接電壓充電到該第三電壓的時間,判斷該第二感應電極是否有被觸碰。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之觸碰感應與電場感應的裝置,其中,該控制電路更包括: 一第三感測/控制端,且該觸碰感應與電場感應的裝置更包括:一第三電容感應電極,耦接該第三感測/控制端;其中,在一第三期間,該第一電容感應電極透過該第一感測/控制端,充電到該第一電壓,且該第二電容感應電極透過該第二感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第三時間,該第三感測/控制端供應給該第三電容感應電極該電場脈波,使該第三電容感應電極發出該電場脈波訊號,其中,在該第三時間,該控制電路檢測該第一電容感應電極以及該第二電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,並且,該控制電路判定該第一電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第一電容感應電極是否被觸碰,並且,該控制電路判定該第二電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第二電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第一期間,該第三電容感應電極透過該第三感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第一時間,該控制電路檢測該第三電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,並且,該控制電路判定該第三電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第三電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第二期間,該第三電容感應電極透過該第 三感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第二時間,該控制電路檢測該第三電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,並且,該控制電路判定該第三電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第三電容感應電極是否被觸碰。
  5. 一種互動裝置,包括:一控制電路,具有一第一感測/控制端以及一第二感測/控制端;一第一電容感應電極,耦接該第一感測/控制端,設置於該互動裝置的一第一位置;一第二電容感應電極,耦接該第二感測/控制端,設置於該互動裝置的一第二位置;以及一互動行為產生裝置,耦接該控制電路,用以產生至少一互動行為;其中,在一第一期間,該第二電容感應電極透過該第二感測/控制端,充電到一第一電壓;其中,在該第一期間,該第一感測/控制端供應給該第一電容感應電極一電場脈波,使該第一電容感應電極發出一電場脈波訊號,其中,在該第一期間,該控制電路檢測該第二電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,以判定該第一電容感應電極是否接近該第二電容感應電極,並且,該控制電路 判定該第二電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到一第二電壓所需的時間,以判定該第二電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第一期間,該控制電路由該第二感測/控制端檢測到該電場脈波,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第一互動行為;其中,在該第一期間,該控制電路由該第二感測/控制端檢測到該第二電容感應電極被觸碰,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第二互動行為;其中,在一第二期間,該第一電容感應電極透過該第一感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第二期間,該第二感測/控制端供應給該第二電容感應電極該電場脈波,使該第二電容感應電極發出該電場脈波訊號,其中,在該第二期間,該控制電路檢測該第一電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,以判定該第二電容感應電極是否接近該第一電容感應電極,並且,該控制電路判定該第一電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第一電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第二期間,該控制電路由該第一感測/控制端檢測到該電場脈波,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第三互動行為;其中,在該第二期間,該控制電路由該第一感測/控 制端檢測到該第一電容感應電極被觸碰,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第四互動行為。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之互動裝置,其中,該互動裝置更包括:一第一放電元件,其第一端耦接該第一電容感應電極;其中,該控制電路更包括:一第一輸入/輸出控制端,耦接該第一放電元件的第二端;其中,在該第二期間,當該第一感測/控制端對該第一感應電極充電到一第一電壓時,該第一輸入/輸出控制端設為一第一共接電壓且第一感測/控制端設為高阻抗,當該第一感測/控制端之電壓由該第一電壓放電至該第二電壓時,該第一感測/控制端設為該第一共接電壓後,設為高阻抗,且該第一輸入/輸出控制端設為一第二共接電壓,當該第一感測/控制端之電壓由該第一共接電壓充電至一第三電壓時,根據該第一感應電極由該第一電壓放電到該第二電壓的時間加上該第一感應電極由該第一共接電壓充電到該第三電壓的時間,判斷該第一感應電極是否有被觸碰。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之互動裝置,其中,該互動裝置更包括:一第二放電元件,其第一端耦接該第二電容感應電極;其中,該控制電路更包括:一第二輸入/輸出控制端,耦接該第二放電元件的第二端;其中,在該第一期間,當該第二感測/控制端對該第二感應電極充電到該第一電壓時,該第二輸入/輸出控制端設為該第一共接電壓且第一感測/控制端設為高阻抗,當該第二感測/控制端之電壓由該第一電壓放電至該第二電壓時,該第二感測/控制端設為該第一共接電壓後,設為高阻抗,且該第二輸入/輸出控制端設為該第二共接電壓,當該第二感測/控制端之電壓由該第一共接電壓充電至該第三電壓時,根據該第二感應電極由該第一電壓放電到該第二電壓的時間加上該第二感應電極由該第一共接電壓充電到該第三電壓的時間,判斷該第二感應電極是否有被觸碰。
  8. 如申請專利範圍第5項所記載之互動裝置,其中,該控制電路更包括:一第三感測/控制端,且該互動裝置更包括: 一第三電容感應電極,耦接該第三感測/控制端,設置於該互動裝置的一第三位置;其中,在一第三期間,該第一電容感應電極透過該第一感測/控制端,充電到該第一電壓,且該第二電容感應電極透過該第二感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第三時間,該第三感測/控制端供應給該第三電容感應電極該電場脈波,使該第三電容感應電極發出該電場脈波訊號,其中,在該第三時間,該控制電路檢測該第一電容感應電極以及該第二電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,以判定該第三電容感應電極是否接近該第一電容感應電極或該第三電容感應電極是否接近該第二電容感應電極,並且,該控制電路判定該第一電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第一電容感應電極是否被觸碰,並且,該控制電路判定該第二電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第二電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第三期間,該控制電路由該第一感測/控制端檢測到該電場脈波,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第五互動行為;其中,在該第三期間,該控制電路由該第二感測/控制端檢測到該電場脈波,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第六互動行為;其中,在該第三期間,該控制電路檢測到該第一電容 感應電極被觸碰,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第七互動行為;其中,在該第三期間,該控制電路檢測到該第二電容感應電極被觸碰,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第八互動行為;其中,在該第一期間,該第三電容感應電極透過該第三感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第一時間,該控制電路檢測該第三電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,以判定該第一電容感應電極是否接近該第三電容感應電極,並且,該控制電路判定該第三電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第三電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第一期間,該控制電路由該第三感測/控制端檢測到該電場脈波,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第九互動行為;其中,在該第一期間,該控制電路檢測到該第三電容感應電極被觸碰,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第十互動行為;其中,在該第二期間,該第三電容感應電極透過該第三感測/控制端,充電到該第一電壓;其中,在該第二時間,該控制電路檢測該第三電容感應電極是否同步檢測到該電場脈波,以判定該第二電容感應電極是否接近該第三電容感應電極,並且,該控制電路 判定該第三電容感應電極的電壓由該第一電壓放電到該第二電壓所需的時間,以判定該第三電容感應電極是否被觸碰;其中,在該第二期間,該控制電路由該第三感測/控制端檢測到該電場脈波,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第十一互動行為;其中,在該第二期間,該控制電路檢測到該第三電容感應電極被觸碰,該控制電路控制該互動行為產生裝置產生一第十二互動行為。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之互動裝置,其中,該第一互動行為、該第二互動行為、該第三互動行為、該第四互動行為、該第五互動行為、該第六互動行為、該第七互動行為、該第八互動行為、該第九互動行為、該第十互動行為、該第十一互動行為、該第十二互動行為分別係選自於由聲音、影像以及動作所組成之群組之一互動。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10719138B2 (en) 2018-09-27 2020-07-21 Compal Electronics, Inc. Interactive electronic apparatus and interactive method thereof

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11397466B2 (en) * 2020-03-31 2022-07-26 Apple Inc. Skin-to-skin contact detection
US11397468B2 (en) 2020-03-31 2022-07-26 Apple Inc. Skin-to-skin contact detection

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI335989B (en) * 2007-07-19 2011-01-11 Generalplus Technology Inc Method for measuring speed of conductor slipping through capacitive sensor
TWI318049B (en) * 2007-07-19 2009-12-01 Generalplus Technology Inc Touch sensor with electrostatic immunity and sensing method thereof
CN101369811B (zh) * 2007-08-13 2010-07-07 凌通科技股份有限公司 具静电免疫的电容式触碰传感器及使用其的感测方法
CN101587250B (zh) * 2009-07-03 2012-01-11 友达光电股份有限公司 显示装置及其应用方法
TWM381840U (en) * 2010-01-29 2010-06-01 Tvm Corp Automatic detection and recovery touch system and reset apparatus thereof
US9035894B2 (en) * 2013-01-24 2015-05-19 Industrial Technology Research Institute Touch sensing and feedback apparatuses and methods
CN103729073B (zh) * 2013-12-20 2016-07-06 艾攀科技有限公司 主动式电容笔

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10719138B2 (en) 2018-09-27 2020-07-21 Compal Electronics, Inc. Interactive electronic apparatus and interactive method thereof
TWI704471B (zh) * 2018-09-27 2020-09-11 仁寶電腦工業股份有限公司 互動式電子裝置及其互動方法

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