TWI401586B

TWI401586B - Point method and device

Info

Publication number: TWI401586B
Application number: TW99109872A
Authority: TW
Inventors: yan mei Yang; Jen Chieh Yu
Original assignee: Memsor Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2013-07-11
Also published as: TW201133291A

Description

指向方法及裝置

本發明是有關於一種指向方法及裝置，特別是指一種根據磁鐵移動速度進行指向控制的指向方法及裝置。

參閱圖1、圖2與圖3，一習知的指向裝置包含一磁鐵11、一彈性件12、二磁-電轉換單元13、電連接到磁-電轉換單元13的一差動放大器14、電連接到減法單元的一取樣單元15，及電連接到取樣單元15的一控制單元16。磁鐵11可受一外力作用而相對磁-電轉換單元13移動。彈性件12用以使磁鐵11在不受外力作用時大致回復到一原始位置O，且原始位置O應為磁-電轉換單元13之間的一中心位置。每一磁-電轉換單元13用以偵測磁鐵11的磁場強度，並據此產生一類比的電訊號。

習知的指向裝置所使用的指向方法包含以下步驟：步驟21是利用差動放大器14來放大磁-電轉換單元13所產生的電訊號之差異，以得到一差異電訊號。

步驟22是利用取樣單元15來取樣差異電訊號，並對取樣到的差異電訊號進行類比至數位轉換，以得到一數位的訊號樣本。

步驟23是利用控制單元16來判斷訊號樣本是否落在一參考範圍之外。參考範圍係以磁鐵11位於原始位置O時所取樣到的訊號樣本為中心值之一範圍，且參考範圍是固定的，代表磁鐵11相對於原始位置O之一參考距離。如果判斷結果為是，則流程前進到步驟24，而如果判斷結果為否，則流程回到步驟21。

步驟24是利用控制單元16來在訊號樣本落在參考範圍之外時，產生用於指向的一控制訊號，且控制訊號等於訊號樣本減去參考範圍的中心值。流程回到步驟21。

也就是說，當磁鐵11被移出距離原始位置O為參考距離遠時，控制單元16即會送出包含一符號及一量的控制訊號，且符號代表磁鐵11位置所在的方向，而量係代表磁鐵11距離原始位置O之距離遠近。

然而，磁鐵11並不都會在不受外力作用時位於原始位置O，例如：指向裝置組裝時，磁鐵11與彈性件12的中心點一定不會剛好位於兩磁-電轉換單元13之間的中心位置，而是存在一個誤差範圍，雖然經過嚴格的生產管理控制得以縮小這個誤差範圍到可以接受的生產良率。不過即便是經過確認的指向裝置在使用時，一樣也不能確保每次外力消失後，彈性件12或是其他機制的回復物件可以順利地將磁鐵11推回原始位置O，尤其是經過長時間的使用，彈性件12開始顯現彈性疲乏後，指向裝置即會產生出誤動作。

從上述先前技術的控制步驟即可知道，若磁鐵11在不受外力作用時，偏離原始位置O的距離大於參考距離，控制單元16會持續不斷地送出錯誤的控制訊號影響使用表現。故，大部分的指向裝置是以加大參考距離，也就是放寬參考範圍之限制，來避免誤動作之發生。

雖然加大參考距離可以避免誤動作之發生，卻會因此喪失指向裝置在小範圍移動的靈敏度，浪費磁-電轉換單元13在偵測磁鐵11位置上的精準度，使得大部分傳統指向裝置僅應用到磁-電轉換單元13五分之一甚至到十分之一差的精準度。

因此，如何能延續磁-電轉換單元13偵測磁鐵11位置的精準度，又能避免誤動作之發生，提高指向裝置在小移動範圍的靈敏度及擴大指向裝置的應用範圍，係為本案申請人致力研究之目標。

因此，本發明之目的即在提供一種可以解決上述問題的指向方法。

於是，本發明指向方法適用於根據一磁鐵受一外力作用而相對至少一磁-電轉換單元的移動情形來產生用於指向的一控制訊號。該磁-電轉換單元偵測該磁鐵的磁場強度，並據此產生一電訊號。該指向方法包含以下步驟：

(A)取樣該電訊號，以得到一訊號樣本；

(B)當目前取樣到的該訊號樣本落在一參考範圍之外時，產生一事件指標，並將該事件指標維持一第一時距；

(C)當該事件指標被維持時，根據目前取樣到的該訊號樣本產生該控制訊號；及

(D)根據目前取樣到的該訊號樣本更新該參考範圍，且流程回到步驟(A)。

而本發明之另一目的即在提供一種可以解決上述問題的指向方法。

(A)取樣該電訊號，以得到一訊號樣本；

(B)當目前取樣到的該訊號樣本落在一參考範圍之外時，累計一事件次數，並產生一事件指標，且將該事件指標維持一時距；

(C)當目前取樣到的該訊號樣本不是落在該參考範圍之外，且該事件指標沒有被維持時，重置該事件次數；

(D)當該事件指標被維持，且該事件次數大於一門檻次數時，根據目前取樣到的該訊號樣本產生該控制訊號；及

(E)根據目前取樣到的該訊號樣本更新該參考範圍，且流程回到步驟(A)。

而本發明之又一目的即在提供一種可以解決上述問題的指向裝置。

於是，本發明指向裝置包含一磁鐵、至少一磁-電轉換單元、一取樣單元、一參考單元及一控制單元。該磁鐵可受一外力作用而移動。該磁-電轉換單元用以偵測該磁鐵的磁場強度，並據此產生一電訊號。該取樣單元電連接到該磁-電轉換單元，用以取樣該電訊號，以產生一連串的訊號樣本。該參考單元電連接到該取樣單元，用以根據先前取樣到的該至少一訊號樣本，產生一參考範圍。該控制單元電連接到該取樣單元及該參考單元，用以在目前取樣到的該訊號樣本落在該參考範圍之外時，產生一控制訊號。

本發明之功效在於：藉由動態調整該參考範圍，使該參考範圍的中心值跟隨取樣到的一連串訊號樣本大致呈同向變動，在該磁鐵移動時，才會產生控制訊號。因此，並不需要犧牲該磁-電轉換單元的精準度來換取誤動作的防治，令指向裝置不管是在大範圍或是小範圍的移動都可以達到一樣的靈敏度。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之五個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖4、圖5與圖6，本發明指向裝置之第一較佳實施例包含一磁鐵31、一彈性件32、至少一磁-電轉換單元33、電連接到磁-電轉換單元33的一取樣單元34，電連接到取樣單元34的一儲存單元35，電連接到取樣單元34與儲存單元35的一參考單元36，以及電連接到取樣單元34、儲存單元35與參考單元36的一控制單元37。在本實施例中，係以一磁-電轉換單元33所取樣到之電訊號為例進行說明。由於本發明並不是以磁鐵31在空間上的位置來決定是否產生控制訊號，而是由磁鐵31在時間上的移動情形來決定的，故不一定需要兩個成對的磁-電轉換單元33。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可根據以下內容推知使用兩組成對或是更多數目之磁-電轉換單元33時應如何修改，因此將不多加說明。

磁鐵31可受一外力作用而相對磁-電轉換單元33移動。彈性件32用以使磁鐵31在不受外力作用時大致回復到一原始位置O。磁-電轉換單元33用以偵測磁鐵的磁場強度，並據此產生一類比的電訊號。儲存單元35用以儲存至少一訊號樣本。

本實施例所使用的指向方法包含以下步驟：步驟41是利用取樣單元34來取樣電訊號，並對取樣到的電訊號進行類比至數位轉換，以得到一數位的訊號樣本。

步驟42是利用控制單元37來判斷目前取樣到的訊號樣本是否落在一參考範圍之外。如果判斷結果為是，則流程前進到步驟43，而如果判斷結果為否，則流程前進到步驟44。

步驟43是利用控制單元37來在目前取樣到的訊號樣本落在參考範圍之外時，產生一事件指標，並將事件指標維持一第一時距。

步驟44是利用控制單元37來判斷事件指標是否被維持。如果判斷結果為是，則流程前進到步驟45，而如果判斷結果為否，則流程前進到步驟46。

步驟45是利用控制單元37來在事件指標被維持時，產生用於指向的一控制訊號。控制訊號包括一量(用於指示大小)及一符號(用於指示方向)，且等於目前取樣到的訊號樣本減去儲存單元35所儲存的於一第二時距前取樣到的訊號樣本。

步驟46是利用參考單元36來根據目前取樣到的訊號樣本更新參考範圍。

步驟47是利用儲存單元35來儲存目前取樣到的訊號樣本。流程回到步驟41。

在本實施例中，參考範圍包括一上限及一下限，其中心值會跟隨取樣到的一連串相對應訊號樣本大致呈同向變動，且於步驟46中，是根據一段時間內取樣到的訊號樣本來更新參考範圍，例如：參考範圍的下限等於目前取樣到的訊號樣本及儲存單元35所儲存的訊號樣本之最小值，該參考範圍的上限等於目前取樣到的訊號樣本及儲存單元35所儲存的訊號樣本之最大值。在另一實施例中，於步驟46中，是根據單次取樣到的訊號樣本來更新參考範圍，例如：參考範圍的下限等於目前取樣到的訊號樣本減去一第一邊限值，參考範圍的上限等於目前取樣到的訊號樣本加上一第二邊限值。

值得注意的是，根據目前取樣到的訊號樣本所更新之參考範圍，將供以下一次取樣到的訊號樣本作事件指標之判斷依據。

在本實施例中，藉由動態調整參考範圍，使參考範圍的中心值跟隨取樣到的一連串訊號樣本大致呈同向變動，在磁鐵31移動時，才會產生控制訊號。因此，並不需要犧牲磁-電轉換單元33的精準度來換取誤動作的防治，令指向裝置不管是在大範圍或是小範圍的移動都可以達到一樣的靈敏度。

參閱圖5與圖7，本發明指向裝置之第二較佳實施例與第一較佳實施例相似，不同之處在於：以步驟45’取代第一實施例中的步驟45，所產生的控制訊號為目前取樣到的訊號樣本減去一原始訊號樣本，原始訊號樣本對應磁鐵31的原始位置O。

參閱圖4、圖5與圖8，本發明指向裝置之第三較佳實施例與第一較佳實施例相似，不同之處在於：(1)指向方法更包含步驟53及步驟54；及(2)如果步驟44的判斷結果為否，則流程前進到步驟53。

步驟53是利用控制單元38來在事件指標沒有被維持時，根據目前取樣到的訊號樣本判斷磁鐵31是否落在一邊緣區域之內。如圖5所示，如果磁鐵31移到P1的右側或P2的左側，就算是落在一邊緣區域之內。如果判斷結果為是，則流程前進到步驟54，而如果判斷結果為否，則流程前進到步驟46。

步驟54是利用控制單元38來在事件指標沒有被維持，且磁鐵31落在邊緣區域之內時，產生控制訊號。控制訊號等於目前取樣到的訊號樣本減去一參考值。

因此，本實施例更在磁鐵31受外力作用而位在邊緣區域之內時產生控制訊號。

參閱圖4與圖9，本發明指向裝置之第四較佳實施例與第三較佳實施例相似，不同之處在於：(1)儲存單元35更用以儲存一參考訊號；(2)以步驟45”取代第三實施例中的步驟45，於步驟45”中，除了像步驟45一般產生控制訊號之外，更以控制訊號更新儲存單元35所儲存的參考訊號；及(3)以步驟54’取代第三實施例中的步驟54，所產生的控制訊號等於儲存單元35所儲存的參考訊號，也就是上一次被產生的控制訊號。

參閱圖10，本發明指向裝置之第五較佳實施例與第一較佳實施例相似，不同之處在於：(1)指向方法更包含步驟55及步驟56；(2)如果步驟42的判斷結果為否，則流程前進到步驟55；(3)以步驟43’取代第一實施例中的步驟43，於步驟43’中，除了像步驟43一般產生事件指標，並將事件指標維持第一時距之外，更累計一事件次數；及(4)以步驟44’取代第一實施例中的步驟44。

步驟55是利用控制單元37來判斷事件指標是否被維持。如果判斷結果為否，則流程前進到步驟56，而如果判斷結果為是，則流程前進到步驟44’。

步驟56是利用控制單元37來重置事件次數。

於步驟44’中，是判斷事件指標是否被維持，且事件次數是否大於一參考次數，如果判斷結果皆為是，則流程前進到步驟45，否則，流程前進到步驟46。

因此，本實施例在事件指標被連續產生時才產生控制訊號，可以進一步避免雜訊干擾。

值得注意的是，上述實施例可以有許多種的實施態樣。例如，磁-電轉換單元33、取樣單元34、儲存單元35、參考單元36及控制單元37在同一積體電路中實現，或者取樣單元34、儲存單元35、參考單元36、控制單元37及輸出單元38在同一積體電路中實現，磁-電轉換單元33以另一元件實現。

綜上所述，藉由動態調整參考範圍，使參考範圍的中心值跟隨取樣到的一連串訊號樣本大致呈同向變動，上述實施例在磁鐵31移動時，才會產生控制訊號。因此，與習知的指向裝置相比，上述實施例並不需要犧牲磁-電轉換單元33的精準度來換取誤動作的防治，令指向裝置不管是在大範圍或是小範圍的移動都可以達到一樣的靈敏度，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

11．．．磁鐵

12．．．彈性件

13．．．磁-電轉換單元

14．．．差動放大器

15．．．取樣單元

16．．．控制單元

21~24．．．步驟

31．．．磁鐵

32．．．彈性件

33．．．磁-電轉換單元

34．．．取樣單元

35．．．儲存單元

36．．．參考單元

37．．．控制單元

41~56．．．步驟

圖1是一方塊圖，說明一習知的指向裝置；

圖2是一示意圖，說明習知的指向裝置；

圖3是一流程圖，說明習知的指向裝置所使用的指向方法；

圖4是一方塊圖，說明本發明指向裝置之第一至第五較佳實施例；

圖5是一示意圖，說明第一至第五較佳實施例；

圖6是一流程圖，說明第一較佳實施例所使用的指向方法；

圖7是一流程圖，說明第二較佳實施例所使用的指向方法；

圖8是一流程圖，說明第三較佳實施例所使用的指向方法；

圖9是一流程圖，說明第四較佳實施例所使用的指向方法；及

圖10是一流程圖，說明第五較佳實施例所使用的指向方法。

41~47．．．步驟

Claims

一種指向方法，適用於根據一磁鐵受一外力作用而相對至少一磁-電轉換單元的移動情形來產生用於指向的一控制訊號，該磁-電轉換單元偵測該磁鐵的磁場強度，並據此產生一電訊號，該指向方法包含以下步驟：(A)取樣該電訊號，以得到一訊號樣本；(B)當目前取樣到的該訊號樣本落在一參考範圍之外時，產生一事件指標，並將該事件指標維持一第一時距；(C)當該事件指標被維持時，根據目前取樣到的該訊號樣本產生該控制訊號；及(D)根據目前取樣到的該訊號樣本更新該參考範圍，且流程回到步驟(A)。
依據申請專利範圍第1項所述之指向方法，其中，該參考範圍包括一下限及一上限，在步驟(D)中，是計算目前取樣到的該訊號樣本及之前取樣到的至少一訊號樣本之最小值及最大值，以分別得到該參考範圍的下限及上限。
依據申請專利範圍第1項所述之指向方法，其中，該參考範圍包括一下限及一上限，在步驟(D)中，該參考範圍的下限實質上等於目前取樣到的該訊號樣本減去一第一邊限值，該參考範圍的上限實質上等於目前取樣到的該訊號樣本加上一第二邊限值。
依據申請專利範圍第1項所述之指向方法，其中，在步驟(C)中，該控制訊號實質上等於目前取樣到的該訊號樣本減去在一第二時距之前取樣到的一訊號樣本。
依據申請專利範圍第1項所述之指向方法，其中，在步驟(C)中，該控制訊號實質上等於目前取樣到的該訊號樣本減去一原始訊號樣本，該原始訊號樣本對應一原始位置，該磁鐵在不受該外力作用時會回復到該原始位置。
依據申請專利範圍第1項所述之指向方法，更包含一步驟：(E)當該事件指標沒有被維持，且目前取樣到的該訊號樣本指示該磁鐵落在一邊緣區域之內時，產生該控制訊號。
依據申請專利範圍第6項所述之指向方法，其中，在步驟(E)中，該控制訊號實質上等於目前取樣到的該訊號樣本減去一參考值。
依據申請專利範圍第6項所述之指向方法，其中，在步驟(E)中，該控制訊號實質上等於上一次被產生的控制訊號。
一種指向方法，適用於根據一磁鐵受一外力作用而相對至少一磁-電轉換單元的移動情形來產生用於指向的一控制訊號，該磁-電轉換單元偵測該磁鐵的磁場強度，並據此產生一電訊號，該指向方法包含以下步驟：(A)取樣該電訊號，以得到一訊號樣本；(B)當目前取樣到的該訊號樣本落在一參考範圍之外時，累計一事件次數，並產生一事件指標，且將該事件指標維持一時距；(C)當目前取樣到的該訊號樣本不是落在該參考範圍之外，且該事件指標沒有被維持時，重置該事件次數；(D)當該事件指標被維持，且該事件次數大於一門檻次數時，根據目前取樣到的該訊號樣本產生該控制訊號；及(E)根據目前取樣到的該訊號樣本更新該參考範圍，且流程回到步驟(A)。
一種指向裝置，包含：一磁鐵，可受一外力作用而移動；至少一磁-電轉換單元，用以偵測該磁鐵的磁場強度，並據此產生一電訊號；一取樣單元，電連接到該磁-電轉換單元，用以取樣該電訊號，以產生一連串的訊號樣本；一參考單元，電連接到該取樣單元，用以根據先前取樣到的該至少一訊號樣本，產生一參考範圍；及一控制單元，電連接到該取樣單元及該參考單元，用以在目前取樣到的該訊號樣本落在該參考範圍之外時，產生一控制訊號。
依據申請專利範圍第10項所述之指向裝置，其中，該控制訊號實質上等於目前取樣到的該訊號樣本減去在一時距之前取樣到的該訊號樣本。
依據申請專利範圍第10項所述之指向裝置，更包含一彈性件，用以使該磁鐵在不受該外力作用時回復到一原始位置，其中，該控制訊號實質上等於目前取樣到的該訊號樣本減去一原始訊號樣本，該原始訊號樣本對應該原始位置。
依據申請專利範圍第10項所述之指向裝置，其中，該控制單元更用以在目前取樣到的該訊號樣本落在該參考範圍之內，且目前取樣到的該訊號樣本指示該磁鐵落在一邊緣區域之內時，產生該控制訊號。
依據申請專利範圍第13項所述之指向裝置，更包含一儲存單元，電連接到該控制單元，用以儲存一參考訊號，其中，該控制單元更用以在目前取樣到的該訊號樣本落在該參考範圍之外時，以該控制訊號更新該儲存單元所儲存的參考訊號，並在目前取樣到的該訊號樣本落在該參考範圍之內，且目前取樣到的該訊號樣本指示該磁鐵落在一邊緣區域之內時，將該控制訊號設定為該儲存單元所儲存的參考訊號。
依據申請專利範圍第10項所述之指向裝置，其中，該磁-電轉換單元、該取樣單元、該參考單元及該控制單元是在同一積體電路中實現。