TWI589118B - 用於調適一感測器系統之靈敏度之方法 - Google Patents

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Description

用於調適一感測器系統之靈敏度之方法
本發明係關於一種分別用於調適一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之靈敏度及用於調整一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之敏感性的方法。
在電容性感測器系統中，借助於產生及量測交變電場，量測物件朝感測器區的接近。可自量測信號得到諸多功能，例如，電裝置、特別係電手持型裝置之切換功能。此暗示用於啟動某一功能的感測器信號分別在朝電容性感測器系統之感測器電極接近期間及在接觸到感測器電極時超過預定切換臨限值。
感測器系統及電容性感測器系統分別係此項技術中所已知的，其分別使用預定之切換臨限值及固定地預定義之切換臨限值來工作。然而，固定之切換臨限值的供應具有每一電容性感測器分別具有一不同之敏感性及靈敏度的缺點，(例如)因為製造程序之變化導致每一感測器中之切換臨限值分別在不同之接近量及不同強度之接觸的情況下被超過。
此外，其中提供有電容性感測器之電手持型裝置的周圍條件亦可導致電容性感測器系統之靈敏度取決於改變之周圍條件。舉例而言，用手將電手持型裝置抓住可導致針對啟動電手持型裝置而設置的切換臨限值被超過，而在用帶手套的手將手持型裝置抓住期間，該抓住可導致各別切換 臨限值未被超過。此對電手持型裝置之處置具有負面效應，因為與用帶手套的手將手持型裝置抓住相比，在用沒有手套之手抓住期間手持型裝置可具有不同的反應。
因此需要提供一電容性感測器系統，其總是分別獨立於外部影響及周圍條件而分別具有實質上未改變之敏感性及靈敏度。
為了解決此問題，在先前技術中已知在初始化階段期間調整電容性感測器系統之切換臨限值，例如，在接通手持型裝置期間將切換臨限值如此調整以適應存在於初始化階段期間的周圍條件。然而，在此狀況下，僅設定切換臨限值一次(即，在接通手持型裝置期間)係不利的。誠然，此具有切換臨限值可在若干初始化階段之後不同的優點。然而，另一方面，此方法具有在初始化階段期間設定之切換臨限值在裝置之整個操作期間保持未改變的顯著缺點，使得僅部分地避免了上文所提及之問題。
本發明之目標
因此，本發明之目標係提供一種用於分別調適一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之靈敏度及敏感性的方法，其至少部分地避免上文所提及之缺點，且目標係感測器系統及其中設有感測器系統之手持型裝置對於使用者而言分別總是覺得同等地靈敏及敏感的，而與感測器系統之周圍條件無關。
根據本發明之解決方案
根據本發明，此目標係藉由如獨立請求項之用於調適一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之靈敏度的方法來達到。在附屬請求項中給出了本發明之有利實施例及改進。該解決方案之一組成部分另外係一感測器系統、特別係一電容性感測器系統，其實施根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度的方法。亦提供一電裝置、特別係一電手持型裝置作為所提及之目標的解決方案，該電裝置包含至少一電容性感測器系統，該電容性感測器系統經設計以實施根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度的方法。
根據該目標，提供一種用於調適一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之靈敏度之方法，該感測器系統提供一感測器信號，其中：- 若該感測器信號滿足第一切換臨限值準則，則調適第一下臨限值；- 若該感測器信號滿足第二切換臨限值準則，則調適第一上臨限值；及- 調適至少一切換臨限值使得該切換臨限值距第一上臨限值具有一預定第一距離及/或距第一下臨限值具有一預定第二距離。
有利地，當感測器信號位於切換臨限值以下時，滿足第一切換臨限值準則，且當感測器信號位於切換臨限值以上時，滿足第二切換臨限值準則。
切換臨限值可經調適使得切換臨限值的絕對值小於第一上臨限值且切換臨限值的絕對值大於第一下臨限值。
當在以下情況下時該方法係有利的：- 在第一下臨限值之調適期間，檢查感測器信號是位於第一下臨限值以上還是以下，- 若感測器信號位於第一下臨限值以下，則減小第一下臨限值的值，及- 若感測器信號位於第一下臨限值以上，則增加第一下臨限值的值。
在第一下臨限值之調適期間，另外可檢查感測器信號是否位於第二下臨限值以下，其中當感測器信號另外位於該第二下臨限值以下時，減小或增加第一下臨限值的值。
此外，當在以下情況下時，該方法可為有利的：- 判定第一校正值，- 若感測器信號位於第一下臨限值以下，則自第一下臨限值減去第一校正值，及- 若感測器信號位於第一下臨限值以上，則將第一校正值加至第一下臨限值。
已證明當在以下情況下時，該方法係有利的：- 在調適第一上臨限值期間，檢查感測器信號是位於第一上臨限值以上還是以下，- 若感測器信號位於第一上臨限值以下，則減小第一上臨限值的值，及- 若感測器信號位於第一上臨限值以上，則增加第一上臨限值的值。
在第一上臨限值之調適期間，可另外檢查感測器信號是 否位於第二上臨限值以上，其中當感測器信號另外位於第二上臨限值以上時，減小或增加第一上臨限值的值。
當在以下情況下時，該方法係有利的：-判定一預定第二校正值，- 若感測器信號位於第一上臨限值以下，則自第一上臨限值減去第二校正值；及- 若感測器信號位於第一上臨限值以上，則將第二校正值加至第一上臨限值。
第一校正值及/或第二校正值至少可包含以下各者中之一者：- 感測器信號與第一上臨限值之間的差，- 感測器信號與第一下臨限值之間的差，- 感測器信號與第一上臨限值之間的加權差，- 感測器信號與第一下臨限值之間的加權差，及- 恆定值。
在第一上臨限值及/或第一下臨限值之調適之後及在切換臨限值之調適之前，可檢查第一上臨限值與第一下臨限值之間的差或第二上臨限值與第二下臨限值之間的差的絕對值是大於還是小於一預定最小值，且若差的絕對值小於該預定最小值，則實施臨限值調適。
在臨限值調適期間，可將第一上臨限值設定至第一下臨限值與差之絕對值的總和的值。
在檢查感測器信號之前，可檢查一起始條件且若未滿足該起始條件則可異常中止該方法。
在檢查起始條件之前，可調適該起始條件，其中在檢查起始條件之後，將該起始條件設定至初始值。
在檢查感測器信號之前，若滿足一預定義之初始準則，則可將第一上臨限值及第一下臨限值各自設定至一預定初始值。
根據以下規則來調適切換臨限值係有利的：切換臨限值=第一下臨限值+(第一上臨限值-第一下臨限值)*靈敏度參數其中靈敏度參數較佳在0與1之間的範圍中。
在第一下臨限值及/或第一上臨限值之調適之前，在每一狀況下，可判定一預定調適準則，其中僅當滿足各別調適準則時，才調適該等第一臨限值。
調適準則可至少包含以下各者中之一者：- 自感測器信號之一預定數目之連續量測點具有實質上未改變之量測值，及- 在感測器信號之較佳強化之變化之後，一預定時間段已消逝。
當感測器信號位於上臨限值以下時，可滿足第一切換臨限值準則及第二切換臨限值準則。
根據本發明之用於調適一感測器系統之靈敏度的方法特別適合於電容性感測器系統。然而，根據本發明之方法亦可用於不基於電容來操作的其他感測器系統。
另外，本發明提供一電裝置、特別係電手持型裝置，其至少具有一電容性感測器系統，該電容性感測器系統經調 適以實施根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度的方法。
電裝置及電手持型裝置分別可為智慧型手機、行動無線電裝置、電腦滑鼠、裝置遙控器、數位相機、遊戲控制器、行動小型電腦、平板PC、口述記錄裝置、媒體播放器及其類似者。
自結合圖式之以下描述可瞭解本發明之細節及特性以及本發明之具體實施例。
分別調整一感測器系統之敏感性及靈敏度意謂分別調適及改變至少一切換臨限值，為了達成對感測器系統之接收信號的偵測，必須超過該至少一切換臨限值。在成功之偵測的情況下，可實施(例如)電手持型裝置之一(或若干)系統功能。借助於分別調整及調適、特別係借助於分別動態設定及調適至少一切換臨限值，感測器系統之敏感性及靈敏度分別實質上獨立於感測器系統之周圍特性而呈現。此具有以下優點：使用者總是覺得分別的手持型裝置及感測器系統分別實質上同等地敏感及靈敏。
以下內容中提議一種方法，其允許取決於一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之當前感測器信號以及不同的進一步約束來分別實際上連續地及動態地調適一切換臨限值。借助於對尤其切換臨限值之連續及動態調適，其可對短期及快速改變之效應做出反應，該等效應來源於使用者之行為。根據本發明之方法允許分別補償對裝置及電 容性感測器系統之分別的靈敏度及敏感性的不同影響。
舉例而言，此等影響係：- 抓住電手持型裝置之手的大小(小孩的手、成人的手)，- 防護罩之使用，該等防護罩覆蓋電手持型裝置，及/或- 緊握手持型裝置之手使用手套。
圖1展示切換臨限值之時間進程以及用於調適切換臨限值的相關之值。
自所接收及業已取樣之感測器信號SS(其由感測器系統提供)，得到用於調適感測器系統之靈敏度所需的所有值。此具有不需要特殊措施(特別係無硬體相關措施)來實施感測器系統之靈敏度之調適的優點。因此，在不進行關於此處所需之感測器系統的硬體之調適的情況下，可將根據本發明之方法用於不同電容性感測器系統以及亦用於不基於電容操作的感測器系統。
得自所接收及取樣之感測器信號SS的值(需要該等值以用於根據本發明之感測器系統之靈敏度的調適)係：
- 第一上臨限值TH2：該第一上臨限值TH2係感測器信號SS之低通濾波表示。如下文更詳細描述，當感測器信號SS位於一切換臨限值TH1以上時，較佳就調適第一上臨限值TH2。
- 第一下臨限值TH3：該第一下臨限值TH3係感測器信號SS之低通濾波表示。如下文亦更詳細描述，當感測 器信號SS位於切換臨限值TH1以下時，較佳就調適第一下臨限值TH3。
- 至少一切換臨限值TH1：例如，該切換臨限值TH1可表示感測器系統之接通臨限值。該接通臨限值最後分別判定感測器系統之敏感性及靈敏度。根據本發明，切換臨限值TH1及接通臨限值分別係可分別調整及調適的，且較佳地總是位於第一下臨限值TH3與第一上臨限值TH2之間。
在下文中藉由待分別調整及調適之切換臨限值TH1的實例來描述根據本發明之方法。然而，根據本發明，亦分別可調整及調適若干不同切換臨限值。又，分別提供進一步之下臨限值及上臨限值而非僅一個第一下臨限值及一個第一上臨限值係可行的，如(例如)關於圖4b所描述。
根據本發明，第一上臨限值TH2表示接收之感測器信號SS之通常所實現的最大位準，而第一下臨限值TH3表示感測器信號SS之通常所實現的最小位準。這樣，借助於第一下臨限值TH3及第一上臨限值TH2，描述感測器信號SS之動態範圍。接通臨限值及切換臨限值TH1分別較佳總是組成此動態範圍之一固定百分比，使得切換臨限值TH1總是位於第一下臨限值TH3與第一上臨限值TH2之間。亦可取決於該動態範圍來選擇所提及之百分比。
將使用一實例來說明對切換臨限值TH1之調適：
狀況1：使用者在無手套及防護罩的情況下操作電手持型裝置。在此狀況下，必須解決在用手抓住手持型裝置期 間感測器信號SS之非常高的動程(stroke)。根據所要之靈敏度來設定切換臨限值TH1。
狀況2：使用者將防護罩置放於電手持型裝置之上。因為抓住電手持型裝置的手不再能那麼接近感測器裝置之感測器電極(由於防護罩)，所以感測器信號SS之最大可達成的信號動程小於在狀況1下達成的信號動程。因此，與狀況2相比，必須分別減小切換臨限值及切換臨限值TH1，使得使用者分別以不變的方式覺得電手持型裝置及感測器裝置分別為靈敏的及敏感的。
借助於上文所說明之兩種狀況，更詳細地描述圖1中所示之值的時間進程：在圖1中所示之時間進程中，出於較好清晰性之原因，未展示一些時間段。
直到時間t=12才用無手套的手抓住包含電容性感測器裝置之手持型裝置，此產生感測器信號SS之高信號位準。由於接收之感測器信號SS位於切換臨限值TH1以上，所以調適第一上臨限值TH2。由於第一上臨限值TH2業已幾乎與感測器信號SS之信號位準相同，所以幾乎根本不調適第一臨限值TH2。
在時間點t=11與t=9之間，例如，由於手持型裝置具備防護罩或使用者在帶手套的情況下抓住手持型裝置，所以偵測到較弱之抓住。接收之感測器信號的位準實際上低於在時間點t=12之前的信號位準，但仍位於切換臨限值TH1以上。第一上臨限值TH2現被調適至感測器信號SS之 信號位準的新最大值。對第一上臨限值TH2之調適又導致切換臨限值TH1亦分別被調適及減小。在一短的時間量之後，調適第一上臨限值TH2及切換臨限值TH1。由於切換臨限值TH1降低，所以電容性感測器系統比在時間點t=12之前更為靈敏。亦當手持型裝置具備防護罩或使用手套來抓住手持型裝置時，可以相同靈敏度偵測對此手持型裝置之抓住。
在時間點t=8與t=4之間，接收之感測器信號SS位於切換臨限值TH1以下。當使用者僅非常輕微地抓住手持型裝置時，可為此狀況。由於感測器信號SS位於切換臨限值TH1以下，所以第一下臨限值TH3被緩慢地調適朝向感測器信號SS之信號位準。
在時間點t=3與t=2之間，自手移除手持型裝置且將手持型裝置置放至(例如)木製板上。在此狀況下，感測器信號SS降到第一下臨限值TH3以下，使得對第一下臨限值TH3之調適導致其減小，且第一下臨限值TH3被調適至感測器信號SS之信號位準的新最小值。
在時間點t=2以下，再次用無手套之手強有力地抓住電手持型裝置，此導致感測器信號SS之信號位準最初位於第一上臨限值TH2以上。此導致第一上臨限值TH2被調適至感測器信號SS之新信號位準(亦即，增加)。由於分別新的及增加之第一上臨限值TH2，所以切換臨限值TH1亦增加，此分別導致較不靈敏及較不敏感之感測器系統，其中根據本發明使用者無法感覺到關於敏感性的差異。
為了允許達成切換臨限值TH1之分別的最佳設定及調適，分別個別地調整第一上臨限值TH2及第一下臨限值TH3的上升時間及下降時間係有利的。因此，第一上臨限值及第一下臨限值在其特性方面不同。
較佳如下實施對第一下臨限值TH3之調適：當未用手抓住電手持型裝置時，下臨限值TH3較佳表示感測器信號SS。由於在未抓住之手持型裝置中感測器信號SS的信號位準幾乎不改變，所以以慢於第一上臨限值TH2之速度來調適第一下臨限值TH3係有利的。由於在大多數狀況下第一下臨限值TH3之上升係人影響的結果(例如，因為裝置分別非常鬆散地位於手中及手上，然而，人影響係非為所要的)，所以第一下臨限值TH3僅將非常緩慢地上升且僅將非常緩慢地調適至感測器信號SS之信號位準的最小值。相反地，第一下臨限值TH3以比其增加之速度快的速度減小係有利的，因為若已發生第一下臨限值TH3之不良上升，則第一下臨限值TH3將快速地再次下降至初始值。
對於分別達成第一上臨限值TH2之設定及調適而言，以下方法係有利的：第一上臨限值TH2較佳形成當用手抓住電手持型裝置時所實現之感測器信號SS之最大位準。由於取決於感測器信號SS之周圍條件(手持型裝置具有或不具有防護罩、在具有手套或不具有手套的情況下抓住手持型裝置、手的大小、抓住手持型裝置的力度)的此最大位準係不同的，所以將第一上臨限值TH2有效地調適至感測器信號SS之當前 可達成的最大位準係有利的。再次，在此狀況下，第一上臨限值TH2之上升快於其下降係有利的。第一上臨限值TH2之下降因此將較緩慢以減小鬆散地平放在手中之電裝置的影響。可由有意識地試圖分別改變及影響感測器系統之特性的手持型裝置之使用者來設置「鬆散地平放在手中」的水準。
上文已建議用於調適第一上臨限值TH2及第一下臨限值TH3之有利變型。當然，亦可使用用於調適之其他變型。詳言之，將第一上臨限值TH2及第一下臨限值TH3之上升時間及下降時間選擇為相等亦係可行的。
由於根據本發明不需要對感測器系統之硬體相關調適，所以可將根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度的方法與不同感測器系統(尤其與不同電容性感測器系統)組合。
圖2a至圖2c展示一電容性感測器系統之三個可能之變型，其中可分別使用及實施根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度的方法。
圖2a中所示之電容性感測器系統包含三個電極EL1、EL2及EL3，其中之兩個電極EL2及EL3經排列為彼此緊密鄰近。電極EL2及EL3因此具有某一基本耦合。電極EL1經排列成與EL2及EL3間隔，使得電極EL1與電極EL2、EL3之間的基本耦合係可忽略地小的。電極EL1負載有第一產生器信號，該第一產生器信號由第一信號產生器G1提供。電極EL2負載有第二產生器信號，該第二產生器信號由第 二信號產生器G2提供。
倘若將用圖2a中所示之感測器系統來偵測對手持型裝置之抓住，則第二產生器信號較佳具有相對於第一產生器信號的相等相位。若將偵測手的接近，則第二產生器信號之相位較佳被移位(詳言之，相位相對於第一產生器信號相反)。
圖2b展示一包含兩個感測器電極EL1及EL2之電容性感測器系統。取決於待使用之感測器方法，該等電極可並排緊密地排列或彼此間隔較遠。將第一電極EL1作為傳輸電極操作，其中此電極與一信號產生器耦接，該信號產生器用於使第一電極EL1負載有一產生器信號。將電極EL2作為接收電極操作，自傳輸電極EL1發射之交變電場被耦合至該電極EL2中。
圖2c展示一僅包含一個感測器電極EL1之電容性感測器。此感測器系統亦稱為「負載感測器系統」，其經調適以偵測在感測器電極EL1處之電容性負載。
感測器電極EL1此處同時為傳輸電極及接收電極。
在圖2a至圖2c中所示之所有三個感測器系統中，電信號在接收電極處被分接且被饋送至一放大裝置E1。借助於一類比至數位轉換器A/D而分別對由放大裝置E1提供之信號取樣及數位化。將分別經取樣及數位化之信號饋送至一臨限值計算及(若適用)一信號評估。按照根據本發明之方法實施臨限值計算，如下文關於圖3更詳細描述。
在圖2a至圖2c中所示之電容性感測器系統中，在類比至 數位轉換之後實施臨限值計算。當然，亦可以類比方式來實現臨限值計算。
圖3分別展示根據本發明之用於調適一感測器系統之靈敏度之方法的方塊圖及流程圖。
在每一量測之後實施方法步驟，量測係以近似5至20 Hz之重複率來實施的。然而，在一特定實施例中，亦可在一預定數目之所實現的量測之後實施本發明之方法步驟，使得可減小(例如)電手持型裝置之電流消耗。
在該方法的開始，借助於兩個最初步驟S10及S20來檢查一起始條件，其中在第一步驟S10中調適該起始條件且在第二步驟S20中評估該起始條件。作為一實例，起始條件可包含一計數器值，為了實施該方法之接連的步驟S30-S110，必須達到該計數器值。當使用一計數器值時，在該方法的開始之後在步驟S10中遞增一計數器，且在步驟S20中檢查計數器值是否達到一預定最終值。
當計數器值尚未達到該預定最終值時，該方法結束。接著在下一量測之後再次開始該方法。將遞增之計數器值儲存於記憶體裝置中，使得在下次開始根據本發明之方法時可再次使用該遞增之計數器值。
當計數器值達到該預定最終值時，該方法在步驟S30中藉由將計數器重設至其初始值而繼續。提供方法步驟S10及S20具有以下優點：分別在每一量測值偵測之後及在每一量測之後未貫穿整個方法，使得執行該方法之微控制器的平均活動性時間較佳係低的。在電池及蓄電池驅動之裝 置中此尤其具有高度重要性，因為微控制器之長時期的活動不必要地增加了電流消耗。舉例而言，MSP430微控制器在作用中狀態下消耗近似3 mA，而經提供用於接近偵測之電容性感測器系統應具有較佳在較低μA範圍中的平均電流消耗。只要電流消耗僅具有較小重要性，則亦可在無步驟S10、S20及S30的情況下實施該方法。
在隨後步驟S40中評估該方法之當前執行是否為在系統開始之後的首次執行。若為此狀況，則該方法在方法步驟S50中繼續，其中將上臨限值TH2及下臨限值TH3各自設定至一預定初始值。在步驟S110中設定切換臨限值TH1，且在步驟S50中該切換臨限值TH1不必進行額外初始化。
在分別初始化下臨限值及上臨限值之後，或當當前方法執行並非該方法之首次執行時，該方法在步驟S60中繼續。在步驟S60中，現分別檢查感測器信號及量測信號是位於切換臨限值以下還是以上。當量測信號位於切換臨限值以下時，該方法在步驟S70中繼續。否則，該方法在步驟S80中繼續。
在步驟S70中，調適下臨限值TH3，在步驟S80中，調適上臨限值TH2。量測信號是位於切換臨限值以下還是以上的區分S60實質上服務於以下事實：僅當感測器系統之靈敏度的變化被各別影響(例如，由於電容性周圍條件的緣故)證明合理時，才在每一狀況下實施感測器系統之靈敏度的變化。
如關於圖1所描述，例如，僅當量測信號位於切換臨限 值以上時，才調適上臨限值。亦如關於圖1所描述，上臨限值TH2應表示信號位準之當前最大值，且下臨限值TH3應表示信號位準之當前最小值。因此，在量測信號之位準接近於量測信號之可達成的最大值(亦即，高於切換臨限值TH1)的狀況下僅調適上臨限值TH3係有利的。相反地，因此僅當量測信號之位準接近於可達成之最小值(亦即，低於切換臨限值TH1)時才調適下臨限值TH3係合理的。
如上所述，在步驟S60中，將切換臨限值TH1用作決策準則。然而，使用另一決策準則而非切換臨限值TH1亦係可行的。在該方法在步驟S90中繼續之前，在步驟S70中執行若干子步驟S71、S72及S73。首先，在步驟S71中分別檢查量測信號及感測器信號是否位於下臨限值TH3以上。若為此狀況，則在步驟S73中增加下臨限值TH3，使得下臨限值接近信號位準之最小值。或者，當量測信號及感測器信號亦分別位於下臨限值TH3以下時，減小下臨限值TH3，使得在此狀況下下臨限值TH3再次接近感測器信號之信號位準的最小值。
在步驟S80(其包含子步驟S81、S82及S83)中，若在步驟S60中已判定量測信號高於切換臨限值TH1，則調適上臨限值TH2。作為開始，在步驟S81中分別檢查量測信號及感測器信號是否位於上臨限值TH2以上。當為此狀況時，增加上臨限值TH2，使得上臨限值TH2接近感測器信號之最大位準。或者，當感測器信號位於上臨限值TH2以下時，減小上臨限值TH2，使得在此狀況下上臨限值TH2亦 接近感測器信號之最大位準。
因此，借助於步驟S70及S80，上臨限值TH2及下臨限值TH3分別緩慢地接近感測器信號之最大位準及最小位準。如業已關於圖1所描述，分別單獨地調整上臨限值及下臨限值之分別的上升時間及下降時間係有利的。借助於分別調整各別上升時間及下降時間，導致上臨限值及下臨限值分別以特定延遲接近感測器信號之分別的最大位準及最小位準。
各別延遲因此係有利的，因為非常快速之接連的上臨限值及下臨限值分別導致切換臨限值亦連續地改變，此可導致電手持型裝置可在非常短的時間間隔中在靈敏度方面表現得非常不同。然而，較大延遲具有確保在感測器之靈敏度方面的均一印象的優點。然而，太大的延遲的缺點在於電容性感測器系統僅相對於改變之周圍條件非常緩慢地做出反應。因此，尤其應取決於對瞬態行為之具體要求來分別調整延遲。
為了調適延遲，可提供下文中所提及之兩個假定。
1.第一階之時間離散低通濾波：此處，可判定並加權量測信號與各別臨限值之間的差。可接著在量測信號位於各別臨限值以上時將該加權差加至各別臨限值，或可在量測信號位於各別臨限值以下時將該加權差自各別臨限值減去。
2.時間離散非線性積分器：由此，當量測信號位於各別臨限值以上時，可將一常數加至各別臨限值，或當量測信 號位於各別臨限值以下時，可自各別臨限值減去一常數。
一般而言，第一階之時間離散低通濾波在小的時間常數的情況下較為精確，而時間離散、非線性積分器在大的時間常數的情況下較為精確。獨立於其，第二變型(亦即，時間離散、非線性積分器)在程式碼之大小以及處理時間方面係有利的，此尤其在分別藉由電池及蓄電池操作之必須考慮電流消耗的裝置中係一優點。
在分別具有可偵測之干擾影響及干擾信號的情況下，分別不執行步驟S70及S80或不在每一狀況下執行該等步驟可為有利的。藉此避免實施由干擾影響誘發的對臨限值的調適。在本發明之另一實施例中，在實施步驟S70至S80之前，可提供自干擾信號校正量測信號。
在分別於步驟S70中調適下臨限值及在步驟S80中調適上臨限值之後，在步驟S90中繼續該方法。在步驟S90中，檢查由上臨限值TH2及下臨限值TH3表示之量測信號的動態範圍是否下降到一預定最小值以下。舉例而言，可實施此，原因在於檢查上臨限值與下臨限值之間的差是否下降到一預定最小值以下。
當由上臨限值及下臨限值定義之動態範圍下降到一預定最小值以下時，接著在步驟S100中，恢復由該預定最小值定義之最小動態範圍。在本發明之一實施例中，可實施此，原因在於上臨限值對應於下臨限值外加該最小值。這樣，確保了總是有一預定最小距離存在於下臨限值與上臨限值之間。
借助於此程序，定義感測器系統之最大靈敏度，該最大靈敏度不能被超過。在無此措施的情況下，將有可能將切換臨限值降低得非常接近下臨限值。在此狀況下，當包含電容性感測器裝置之電裝置僅位於桌上且未用手抓住時，切換臨限值亦可被超過。由於下臨限值與上臨限值之間的待遵從的最小距離，所以切換臨限值亦僅可下降至一預定位準。可以此方式避免基於感測器系統之過高靈敏度的不穩定啟動。
在最後步驟S110中，最終，調適切換臨限值。
可根據以下規則來實施切換臨限值之調適：切換臨限值=下臨限值+(上臨限值-下臨限值)*靈敏度參數。
該靈敏度參數係自0與1之間的值的範圍來選擇，其中較大之值使感測器系統較不靈敏，因為需要量測信號之較高信號位準來超過切換臨限值。
除關於圖3所描述之方法之外，可分別提供且可實施另外之措施。如關於圖1所描述，上臨限值及下臨限值分別描述感測器信號之動態範圍之當前可達成的上極限及當前可達成的下極限。藉此，僅將各別極限值分別用於對分別的上臨限值及下臨限值之調適及修改係有利的。然而，原則上，當前信號位準之評估在其當前是表示最大值還是最小值方面並非可行的。然而，在合適之策略的幫助下，可判定各別信號位準是否可能為一極限值。
下文中所建議之額外措施係基於電容性感測器之平常行 為。通常，在抓住(例如)手持型裝置期間量測信號及感測器信號分別(例如)改變且接著在某一時間段中幾乎恆定於可達成之極限值處。可自此行為導出以下策略：
1.僅當自感測器信號之一預定數目之後續量測點具有實質上未改變之量測值時，才調適各別臨限值。自此可斷定抓住手持型裝置的動作已結束且現存在一恆定之極限值。
2.當偵測到感測器信號之信號改變(例如，其由緊握或釋放包含感測器系統之手持型裝置引起)時，則將各別臨限值之調適暫時中止一預定時間段。藉此且以一有利之方式，發生信號改變之過渡週期被從臨限值調整排除。
可分別實現及實施上述兩種額外措施，分別作為步驟S70及步驟S80中之額外查詢步驟。
此外，除步驟S20中之計數器值查詢之外或替代步驟S20中之計數器值查詢來分別實現及實施上文所描述之額外措施可為有利的。
圖4展示根據本發明之用於調適一感測器系統之靈敏度之方法的三個變型。
圖4(a)對應於關於圖3所描述之方法，其包含切換臨限值TH1、上臨限值TH2及下臨限值TH3。當感測器信號及量測信號分別係在切換臨限值TH1與上臨限值TH2之間的範圍UA中時，調適上臨限值TH2。當感測器信號及量測信號分別係在切換臨限值TH1與下臨限值TH3之間的範圍LA中時，調適下臨限值TH3。
圖4(b)展示根據本發明之方法之變型，其中除上臨限值 TH2及下臨限值TH3之外還提供第二上臨限值TH2.2及第二下臨限值TH3.2。該第二上臨限值TH2.2位於上臨限值TH2以下。該第二下臨限值TH3.2位於下臨限值TH3以上。
在圖4(b)中所示之變型中，僅當量測信號及感測器信號分別係在下臨限值TH3與第二下臨限值TH3.2之間的範圍中時，才調適下臨限值TH3。相應地，亦僅當感測器信號係在上臨限值TH2與第二上臨限值TH2.2之間的範圍中時，才調適上臨限值TH2。當然，在下臨限值TH3以及上臨限值TH2之調適期間，亦必須相應地調適各別第二臨限值(即，第二下臨限值TH3.2及第二上臨限值TH2.2)。
可取決於下臨限值TH3距部分臨限值TH1的距離來選擇下臨限值TH3與第二下臨限值TH3.2之間的距離。舉例而言，可分別將臨限值TH3與TH3.2之間及TH2與TH2.2之間的距離選擇得較大，同時各別臨限值TH3及TH2分別距切換臨限值TH1具有一較大距離而非距切換臨限值TH1具有一較小距離。
根據本發明之方法之特定變型展示於圖4(c)中，其中僅調適下臨限值TH3，其中上臨限值TH2位於切換臨限值TH1以下且藉此可與下臨限值TH3一起組成一範圍，其中僅當感測器信號存在於此範圍中時，才調適下臨限值TH3。由於藉由圖4(c)中所示之方法，僅當未抓住手持型裝置時的資訊才有用，所以尤其可將圖4(c)中所示之方法用於補償生產中之波動。
詳細地且詳言之，根據本發明之方法具有以下優點：
- 補償由生產中之波動、老化或其類似者引起的不同之接收信號強度。此等可借助於相應地調適之臨限值來補償。
- 補償某些環境影響，例如，濕氣、污垢或溫度。再一次，切換臨限值此處根據可達成之最大信號行程而進行調適。
- 補償由使用者作出之裝置修改(例如，當電手持型裝置具備防護罩時)。
- 補償手持型裝置之環境中的進一步改變(例如，當使用者戴上手套時)。
- 補償不同大小的手(例如，小孩的手或成人的手)。
舉例而言，以上提及之電手持型裝置可為智慧型手機、行動無線電裝置、電腦滑鼠、裝置遙控器、數位相機、遊戲控制器、行動小型電腦、平板PC、口述記錄裝置、媒體播放器及其類似者。
E1‧‧‧放大裝置
EL1‧‧‧電極
EL2‧‧‧電極
EL3‧‧‧電極
G1‧‧‧第一信號產生器
G2‧‧‧第二信號產生器
LA‧‧‧範圍
SS‧‧‧感測器信號
TH1‧‧‧切換臨限值
TH2‧‧‧第一上臨限值
TH2.2‧‧‧第二上臨限值
TH3‧‧‧第一下臨限值
TH3.2‧‧‧第二下臨限值
UA‧‧‧範圍
圖1展示一感測器信號之時間進程以及用於切換臨限值之動態調適的實質值；圖2a至圖2c展示一電容性感測器系統之三個實例，其已實施根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度之方法；圖3展示根據本發明之用於調適感測器系統之靈敏度之方法的流程圖；及圖4展示用於使用根據本發明之方法之不同量測區域。
SS‧‧‧感測器信號
TH1‧‧‧切換臨限值
TH2‧‧‧第一上臨限值
TH3‧‧‧第一下臨限值

Claims (19)

  1. 一種用於調適一感測器系統、特別係一電容性感測器系統之靈敏度的方法，該感測器系統提供一感測器信號(SS)，其中：若該感測器信號(SS)滿足一第一切換臨限值準則，則調適(S70)一第一下臨限值(TH3)，若該感測器信號(SS)滿足一第二切換臨限值準則，則調適(S80)一第一上臨限值(TH2)，調適(S110)至少一切換臨限值(TH1)使得該切換臨限值(TH1)距該第一上臨限值(TH2)具有一預定第一距離及/或距該第一下臨限值(TH3)具有一預定第二距離，及當該感測器信號(SS)位於該切換臨限值(TH1)以下時，滿足該第一切換臨限值準則，且當該感測器信號(SS)位於該切換臨限值(TH1)以上時，滿足該第二切換臨限值準則，其中在該第一下臨限值(TH3)之調適(S70)期間，檢查(S71)該感測器信號(SS)是位於該第一下臨限值(TH3)以上還是以下，若該感測器信號(SS)位於該第一下臨限值(TH3)以下，則減小(S73)該第一下臨限值(TH3)之該值，及若該感測器信號(SS)位於該第一下臨限值(TH3)以上，則增加(S72)該第一下臨限值(TH3)之該值。
  2. 如請求項1之方法，其中該切換臨限值(TH1)經調適使得 該切換臨限值(TH1)的絕對值小於該第一上臨限值(TH2)且其絕對值大於該第一下臨限值(TH3)。
  3. 如請求項1及2中任一項之方法，其中執行該第一下臨限值(TH3)之一調適慢於該第一上臨限值(TH2)之一調適。
  4. 如請求項3之方法，其中在該第一下臨限值(TH3)之該調適(S70)期間，另外檢查該感測器信號(SS)是否位於一第二下臨限值(TH3.2)以下，且其中當該感測器信號(SS)另外位於該第二下臨限值(TH3.2)以下時減小或增加該第一下臨限值(TH3)之該值。
  5. 如請求項3之方法，其中：判定一預定第一校正值，若該感測器信號(SS)位於該第一下臨限值(TH3)以下，則自該第一下臨限值(TH3)減去該預定第一校正值，及若該感測器信號(SS)位於該第一下臨限值(TH3)以上，則將該預定第一校正值加至該第一下臨限值(TH3)。
  6. 如請求項1及2中任一項之方法，其中：在該第一上臨限值(TH2)之調適(S80)期間，檢查(S81)該感測器信號(SS)是位於該第一上臨限值(TH2)以上還是以下，若該感測器信號(SS)位於該第一上臨限值(TH2)以下，則減小(S83)該第一上臨限值(TH2)之該值，及若該感測器信號(SS)位於該第一上臨限值(TH2)以上，則增加(S82)該第一上臨限值(TH2)之該值。
  7. 如請求項6之方法，其中在該第一上臨限值(TH2)之調適 (S70)期間，另外檢查該感測器信號(SS)是否位於一第二上臨限值(TH2.2)以上，且其中當該感測器信號(SS)另外位於該第二上臨限值(TH2.2)以上時，減小或增加該第一上臨限值(TH2)之該值。
  8. 如請求項6之方法，其中：判定一預定第二校正值，若該感測器信號(SS)位於該第一上臨限值(TH2)以下，則自該第一上臨限值(TH2)減去該預定第二校正值，及若該感測器信號(SS)位於該第一上臨限值(TH2)以上，則將該預定第二校正值加至該第一上臨限值(TH2)。
  9. 如請求項5之方法，其中該預定第一校正值包含以下各者中之至少一者：該感測器信號(SS)與該第一上臨限值(TH2)之間的差、該感測器信號(SS)與該第一下臨限值(TH3)之間的差、該感測器信號(SS)與該第一上臨限值(TH2)之間的加權差、該感測器信號(SS)與該第一下臨限值(TH3)之間的加權差，及一恆定值。
  10. 如請求項8之方法，其中該預定第二校正值包含以下各者中之至少一者：該感測器信號(SS)與該第一上臨限值(TH2)之間的差、該感測器信號(SS)與該第一下臨限值(TH3)之間的差、該感測器信號(SS)與該第一上臨限值(TH2)之間的加權差、該感測器信號(SS)與該第一下臨限值(TH3)之間的加權差，及一恆定值。
  11. 如請求項1及2中任一項之方法，其中在該第一上臨限值(TH2)及/或該第一下臨限值(TH3)之該調適之後及在該切 換臨限值(TH1)之該調適之前，檢查(S90)該第一上臨限值(TH2)與該第一下臨限值(TH3)之間的該差或該第二上臨限值(TH2.2)與該第二下臨限值(TH3.2)之間的該差的絕對值大於還是小於一預定最小值，且若該差之絕對值小於該預定最小值，則實施一臨限值調整(S100)。
  12. 如請求項11之方法，其中在該臨限值調整(S100)期間，將該第一上臨限值(TH2)設定至該第一下臨限值(TH3)與該差之該絕對值的總和的值。
  13. 如請求項1及2中任一項之方法，其中在檢查(S60)該感測器信號(SS)之前，檢查(S20)一起始條件，且若未滿足該起始條件則異常中止該方法。
  14. 如請求項13之方法，其中在檢查(S20)該起始條件之前，調適(S10)該起始條件，且其中在檢查(S20)該起始條件之後，將該起始條件設定至一初始值(S30)。
  15. 如請求項1及2中任一項之方法，其中在檢查(S60)該感測器信號(SS)之前，若滿足一預定義之初始準則，則將該第一上臨限值(TH2)及該第一下臨限值(TH3)各自設定至一預定初始值(S60)。
  16. 如請求項1及2中任一項之方法，其中根據以下規則來調整該切換臨限值(TH1)：切換臨限值=第一下臨限值+(第一上臨限值-第一下臨限值)*靈敏度參數其中該靈敏度參數較佳在0與1之間的範圍中。
  17. 如請求項1及2中任一項之方法，其中在該第一下臨限值 (TH3)及/或該第一上臨限值(TH2)之該調適(S70、S80)之前，在每一狀況下判定一預定調適準則，其中僅當滿足該各別調適準則時，才調適該等第一臨限值(TH2、TH3)。
  18. 如請求項17之方法，其中該調適準則至少包含以下各者中之一者：自該感測器信號(SS)之一預定數目之連續量測點具有一實質上未改變之量測值；及在該感測器信號(SS)之一較佳強化的改變之後，一預定時間段已消逝。
  19. 如請求項1之方法，其中當該感測器信號(SS)位於該上臨限值(TH2)以下時，滿足該第一切換臨限值準則及該第二切換臨限值準則。
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