TWI731056B - 電容按鈕上水之強固性及偵測 - Google Patents

Abstract

一種用於觸碰偵測之方法包含：自複數個感測器量測識別一經高通濾波序列；將來自一第一經高通濾波序列之數個樣本累加至一經累加值中；比較該第一經累加值與累加值之一臨限值；及基於該經累加值是否大於經累加值之該臨限值之一判定，識別是否已接近該感測器。

Description

電容按鈕上水之強固性及偵測

本發明係關於接近及觸碰感測，且更特定言之，係關於電容按鈕上水之強固性及偵測。

針對用於不同應用中，許多不同觸碰、接近及手勢偵測裝置係可用的。例如，各種電容觸碰偵測技術可自本申請案之受讓人獲得。此等裝置依據電容分壓(CVD)或充電時間量測技術之原理作用。參見例如Microchip Technology Inc發佈之標題為「mTouch™ Sensing Solution Acquisition Methods Capacitive Voltage Divider」之Application note AN1478，Application note AN1375揭示由Microchip Technology Inc發佈之「See What You Can Do with the CTMU」。觸碰及接近感測按鈕通常由具有低處理能力之一極低端微控制器實現。通常，最簡單及直接的解決方案係所選的一解決方案。

本發明之實施例包含含有指令之至少一個電腦可讀媒體，該等指令在由一處理器載入並執行時引起處理器識別複數個感測器量測之一第一經高通濾波序列。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器將來自第一經高通濾波序列之複數個樣本累加至一第一經累加值中。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器比較第一經累加值與經累加感測器量測或值之一第一臨限值。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器基於第一經累加值是否大於經累加感測器量測或值之第一臨限值之一判定，識別是否已接近感測器。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器在高通濾波之前或之後引起感測器量測之一第一低通濾波。結合上文實施例之任何者，指令可進一步包括用於引起處理器識別複數個感測器量測之一第二經高通濾波序列之指令。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器將來自第二經高通濾波序列之複數個樣本累加至一第二經累加值中。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器比較第二經累加值與經累加感測器量測或值之一第二臨限值。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器基於第二經累加值是否大於經累加感測器量測或值之第二臨限值之一判定，識別是否已接近感測器。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器藉由計算感測器量測之間之一差異而計算第一經高通濾波序列。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器在第一經高通濾波序列改變其正負號時重設第一經累加值。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器在經高通濾波序列之一低通濾波結果改變其正負號時重設值。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器計數第一經累加值之一重設次數，其中一給定重設在一經定義時間間隔期間發生於第一經累加值超過一累加臨限值之後。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器在經高通濾波序列達到一重設臨限值時重設第一經累加值。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器將由第一低通濾波器預處理之經高通濾波序列或感測器量測輸入至具有使用者定義的觸發器磁滯臨限值之一施密特(Schmidt)觸發器中，其中當施密特觸發器輸出呈可能的兩個輸出位準之一個預定義位準時，重設第一經累加值。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器透過比較經定義時間間隔內之經累加值之重設次數與一計數臨限值而判定移動水分是否存在於感測器上。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器透過感測器量測判定移動水分是否存在於感測器上。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器基於移動水分是否存在於感測器上而解彈跳是否已接近感測器之識別。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器基於是否已減小第一經累加值而解彈跳是否已接近感測器之識別。結合上文實施例之任何者，指令可進一步引起處理器基於移動水分是否存在於感測器上而延長用於解彈跳是否已接近感測器之識別之一時間。 本發明之實施例包含一設備，該設備包含用以執行上述電腦可讀媒體之實施例之任何者之指令之一處理器。 本發明之實施例包含由上述設備或處理器之實施例之任何者執行之方法。

本申請案主張2016年3月29日申請之美國臨時申請案第62/314,886號之優先權，爲了所有目的，其以引用的方式併入本文中。 圖1係根據本發明之實施例之用於電容感測器上之觸碰及接近感測之一實例性系統100之一繪示。在一實施例中，系統100可在水或其他水分存在於感測器上時執行觸碰及接近感測。在另一實施例中，水或其他水分可促成觸碰及接近偵測，但可能並未明確地識別為存在。此等實施例可因此實現對於存在的水或其他水分而言為強固之觸碰及接近偵測。在又一實施例中，系統100可將水或其他水分之明確偵測併入至觸碰及接近感測中。在另一實施例中，系統100可識別可能以其他方式引起觸碰或接近之虛假肯定性偵測之移動水或水分，諸如雨水。雖然本文中實例可使用雨水，但可作出任何移動水之偵測。水或其他水分可存在於系統100中之感測器上。系統100可強固地處置其感測器上存在的水或其他水分。感測器可包含電容感測器。電容感測器上之觸碰或接近偵測可對可包圍感測器之導電材料(諸如水或其他水分)高度敏感。在戶外應用中，水可能係系統100之強固性感測之一主要關注點。若系統100之組態未處置此水或其他水分，則感測器上之水及特定言之感測器上之移動水(諸如雨水)可破壞感測器量測且引起系統100中之虛假觸碰或接近偵測。 系統100可經實施用於任何適合觸碰或接近感測系統。例如，系統100可實施其中諸如雨水或冷凝物之因子可引起感測器之表面上之水分之戶外電容觸碰或接近感測系統。此等系統可包含(僅作為實例)自動販賣機、自動提款機或安全系統上之按鈕或鍵盤下方之感測器。此外，此等系統可包含資訊站、平板電腦、電腦、行動裝置或其他適合電子裝置上之觸碰螢幕、虛擬鍵盤或類似輸入。此外，此等系統可包含將在其中執行觸碰或接近感測之一汽車的手柄、控制桿、旋鈕或任何其他機械或機電物件。系統亦可實施於白色良好裝置、洗衣機、廚房裝備、排風罩或咖啡機中。 在一實施例中，系統100可運用經組態以累加或積分相同感測資料之一或多個積分器之集合實施。積分器可積分或累加已經受預處理(諸如運用不同截止頻率之低通濾波及隨時間而差異化)之資料。一集合中之各積分器可根據應用至相同組的原始感測資料之低通濾波量，以及取得其差值之經低通濾波資料之間之時間而不同。系統100中之積分器可在例如經差異化資料增大時累加經低通濾波及經差異化量測，且積分器在經差異化資料減小時重設。積分器之一集合可自一或多個感測器接受輸入。雖然不同量的低通濾波應用至資料集，或取得其差值之經低通濾波資料之間之不同時間，但積分器之一集合可積分或累加來自相同感測器或若干感測器之經預處理之資料。由積分器編譯之值可用來偵測觸碰或接近。可藉由例如一狀態機而評估值。此可不同於其他解決方案，其中可進行感測器量測與一臨限值之簡單比較。在一實施例中，積分器可經組態以累加用來明確或含蓄地判定水是否存在或移動於感測器之一表面上之值。可藉由例如一狀態機而進行此一判定。在另一實施例中，對由積分器產生之值執行之觸碰或接近偵測分析可將水是否存在或移動考慮在內。 在一實施例中，積分器可在低通濾波及差異化已應用至感測資料之後積分或累加感測資料。在另一實施例中，一第一積分器可積分或累加在差異化之前未進行低通濾波之感測資料，而一第二積分器及額外積分器可積分或累加在差異化之前卻進行應用至感測資料之低通濾波之相同感測資料。不同積分器可積分已應用不同低通濾波之感測資料，且具有取得其差值之經低通濾波資料之間之不同時間。例如，一第一積分器可積分或累加進行所應用之少量低通濾波之感測資料，而一第二積分器可積分或累加進行所應用之一增大量的低通濾波之相同感測資料。低通濾波越強，可由一給定累加器偵測之接近及觸碰越緩慢。應用至一特定積分器之低通濾波量可根據將經偵測或經強固管理之特定條件或根據感測器之特性設定。低通濾波可包含例如僅選擇可用於累加之資料之一子集。例如，未進行低通濾波之資料可包含以取樣速率獲取之與自一給定感測器得到之資料單元一樣多的資料單元。兩個此等資料單元之差值之累加可藉由在由原始取樣速率定義之連續時刻處計算資料單元之差值而進行。進行低通濾波之資料可包含省略一些樣本之資料。例如，可僅考慮每隔一個資料單元，從而有效地將取樣速率對半劃分。在其他實例中，可使用每第n個經低通濾波資料單元。在又其他實例中，可相對於一當前資料單元及先於當前資料單元取樣之一資料單元L 而進行資料單元之差值之累加。 如上文提及，藉由比較來自一感測器之一經量測信號與一固定臨限值而使電容感測器中之觸碰之偵測在其他解決方案中輕易達成。然而，系統100之積分器可導致一零位準之一緩慢更新。一零位準可表示當不存在一身體之接近或觸碰時來自系統100感測器之信號之一量測位準。零位準亦可稱為一基線位準或一環境位準。在一些情況中，系統100中可存在用以導致經量測值之緩慢漂移之零位準之一緩慢更新。此等漂移可由溫度變化、來自環境之電磁信號或干擾或來自製成感測器之一表面之材料之變化引起。此外，當水落於感測器上或冷凝物形成於感測器上時，來自感測器之經量測信號位準可以一急劇方式變化。因此，甚至試圖調整一基線量測之系統可錯誤地將此等水分條件辨識為一觸碰。 系統100可以任何適合方式實施以辨識觸碰或接近，同時將水分是否存在或移動於觸碰或接近表面上考慮在內。系統100可包含任何適合數目及種類之觸碰或接近感測器，諸如感測器106。感測器106可藉由用以在一物件114接近或觸碰感測器106時改變量測值之一適合電子裝置實施。量測值可係來自感測器之任何適合資料表示，包含電壓、電流或其他物理現象。量測亦可具有交替本質，例如在兩個信號位準之間交替。在量測信號之間產生信號位準之至少一者之一變化之感測器106與物件114之一接近或觸碰係交替的。物件114可包含例如一手、手指、手寫筆或其等之部分。感測器106可根據物件114之接近或觸碰產生量測信號。感測器106可產生隨時間變化之一基線量測。此外，感測器106可產生在水分形成於感測器106之一表面上時或在水分形成於系統100之一表面上且物件114與此水分及表面接觸同時亦與感測器106接觸或接近時變化之一量測。此水分可由例如冷凝物、雨水110或另一來源形成。感測器106可包含於一使用者介面112中。使用者介面112可包含例如一較大觸碰螢幕、按鈕、控制桿、手柄。影響感測器106之量測輸出之水分可與使用者介面112接觸。 來自感測器106之輸出信號可路由至形成積分器(包含用於如上文所論述之資料預處理之機構)之類比電路、數位電路或其等之一組合。類比轉數位轉換器可用來首先將輸出信號轉變為可經分析及操縱以根據本發明之教示採取動作之數位量測值。因此，積分器可實施於類比或數位電路之任何適合組合中。例如，積分器可藉由適合計數器及邏輯電路完全或部分實施。在另一實例中，積分器可藉由實施於耦合至一記憶體104之一處理器102中之電路實施。在此一實例中，積分器及系統100之其他操作可藉由記憶體104中之指令實施，該等指令在由處理器102載入並執行時引起處理器102執行如本發明中所描述之系統100之功能。處理器102可包含例如一八位元微控制器或其處理器。記憶體104可包含例如揮發性或非揮發性記憶體，諸如RAM、ROM或FLASH。 感測器106可經輪詢或以任何適合頻率產生表示離散量測之新信號。例如，感測器106可以數百赫茲量級之一速率產生新信號。 實施於系統100中之積分器116可隨時間記錄由感測器106提供之值。特定言之，積分器116可記錄由感測器106提供之值之差異值，其中記錄一第一時間處之一值與一第二時間處之一值之間之差值。積分器116之各種位準可透過感測器106偵測系統100之表面上之水分且可在感測到一觸碰或接近時透過相同感測器106偵測。可透過一狀態機108控制來自積分器操作之特定推理結果。狀態機108及積分器116可實施於類比或數位電路之任何適合組合中，包含藉由用於由處理器102執行之記憶體104中之指令實施。 系統100可經組態以透過積分器116及狀態機108不僅判定觸碰，而亦判定水是否存在或移動於感測器106上。因此，系統100在例如一汽車手柄中之使用可用作汽車自身之一雨水指示器。用於汽車之其他雨水指示器僅可在起動汽車之後一特定時間之後或在一最小汽車速度下偵測雨水。相比於光學或紅外線感測器，當感測器106實施為一電容感測器時，其通常具有一較低電力消耗，且特別在其針對無鑰門禁目的運行(連續地偵測雨水)時，尤其在汽車停放時。因此，根據起動引擎之前之雨水偵測之歷史，可估計，例如在汽車移動之前早就將雨水從擋風或後窗擦拭是否有用或有必要。又，當汽車正停放時，雨水指示可用來在下雨時關閉天窗或窗戶。相比於擋風處之光學或紅外線感測器，在兩個前門處具有用於觸碰或接近偵測之電容感測器亦確保在門手柄之至少一者處偵測到雨水，而不管在有風條件下雨水來自之方向。感測器106亦可用於雨水偵測或指示之主要目的，例如用於在其開始下雨時自動關閉天窗。此等窗戶亦可存在於家中或建築中。 圖2繪示根據本發明之實施例之兩個積分器。雖然展示兩個積分器，但可使用任何適合數目個及級別的積分器。一第一積分器，1級積分器204可自感測器106接收信號。更明確言之，1級積分器204可自感測器106接收由一比較器206修改一輸入，該比較器206發現來自感測器106之值之不同時間之間之一差異化輸入。例如，在一時間t 處，感測器106可輸出一量測信號值。此值可儲存於記憶體208中。先前在一時間(t -1)處記錄之值可經擷取且與新獲取之值比較。比較器206可發出反映來自感測器106之新值與當下、先前在時間(t -1)處儲存之值之差值之一值。該差異值可累加於1級積分器204中。藉由累加差異值，可考慮影響感測器106之標稱輸出之緩慢變化的條件(諸如溫度及電磁雜訊)。比較器206可藉由適合類比或數位電路實施或藉由由一處理器執行之指令實施。 在一實施例中，1級積分器204可經組態以在差異化讀數Δ₁ 為正或等於零時將一變化(Δ₁ =x_t -x_t-1 )累加於從一時間至下一時間(t 對t -1)所偵測之感測器讀數中。此外，1級積分器204可經組態以將感測器讀數轉遞至諸如2級積分器202之另一積分器。在2級積分器202處，可經由另一比較器210評估值，該另一比較器210可藉由適合類比或數位電路實施或藉由由一處理器執行之指令實施。此外，差異化感測器讀數可儲存至記憶體212。 在另一實施例中，若其所接收之差異化感測器輸入為負，則1級積分器204可重設一經累加值。在又一實施例中，若其所接收之差異化輸入小於一臨限值，則1級積分器204可重設一經累加差異值。 類似地，2級積分器202可累加其自身輸入之差異。至2級積分器202之輸入可由比較器210判定。在比較器210中，可判定來自感測器106之值之不同時間之間之一差異化輸入。由比較器210選擇之用於比較之值可不同於由比較器206選擇之值。在一實施例中，在一時間t 處，先前在一時間(t -L )處記錄之量測值可經擷取且與新獲取之量測值比較。比較器210可發出反映來自感測器106之新值與先前在時間(t -L )處儲存之值之差值之一值。差異值可累加於2級積分器202處。L 之值可大於一。可根據關於各種條件中之系統之回應之設計選擇而選擇值。L 之值越大，用於評估是否已發生一接近之回顧越長。 因此，在一實施例中，2級積分器202可接受在不同時間點取得之量測之間之一差異作為輸入，其中至少一個量測之一間隙發生於輸入點之間。在另一實施例中，若由比較器210確定之差異為正或等於零，則此差異可累加於2級積分器202中。然而，若由比較器210確定之差異為負，則由2級積分器202累加之值可設定為零。 藉由累加，當此等差異為正值時，2級積分器202及1級積分器204可將輸入差異值加至一運行總數。此外，2級積分器202及1級積分器204可在輸入差異值為負時重設運行總數。積分器202、204之各者處之運行總數或經累加值可用來判定是否已發生一觸碰或接近。1級積分器204處之運行總數或經累加值可與自上次重設定義差異化感測器讀數之一經累加總數之一臨限值相比較。此一臨限值可稱為臨限值T1。可根據實驗結果設定臨限值。此外，2級積分器202處之運行總數或經累加值可與自上次重設定義差異化感測器讀數之一經累加總數之一臨限值相比較。此一臨限值可稱為臨限值T2。在一實施例中，若積分器202、204之一者或兩者達到其等各自臨限值，則可識別一觸碰或判定。 因此，在一實施例中，積分器之各者可累加差異化量測輸入，其中經累加值隨量測的增大而增大，但其在量測值減小時重設。 在另一實施例中，積分器可累加差異化量測直至差異小於一臨限值(即使非零)。在又一實施例中，積分器可累加差異化量測輸入，其中一接近或觸碰減小一量測信號。在此一情況中，信號、臨限值及基線之正及負態樣可顛倒。累加器可在一差異大於零時重設。 因此，可採用一施密特觸發器，其中累加器在差異化輸入信號具有與累加器輸出之正負號相反之正負號時重設。 積分器202、204之值可使信號輕度單調移位。信號之此單調移位可表示物件114之觸碰或接近。積分器202之輸出可與一臨限值相比較。若積分器202之輸出超過臨限值，則感測器讀數可被視為一觸碰。此輸出可係感測器讀數在一給定時間處之變化。 圖3係根據本發明之實施例之感測器讀數之一繪示。圖表302可繪示未能實施本發明之教示之一觸碰或接近感測器之操作。在一實施例中，圖表304可繪示系統100之操作。圖表302、304可繪示自一觸碰或接近感測器(諸如感測器106)接收之量測信號相對於時間(以例如秒、分鐘或小時為單位繪示)。圖表302、304中之基礎量測信號可係相同的。各圖表上之點可繪示已識別一觸碰或接近(指示為「按壓」)之時。因此，圖表302、304反映本發明之其他系統及實施例之間之相同感測器信號之解譯差別。 圖表302、304之各者中之從開始直至恰好182秒之後，可乾燥一觸碰或接近感測器(諸如感測器106)之表面。在圖表302、304之各者中之182秒之後，觸碰或接近感測器之表面上可淋雨或否則在其上形成水分。 在182秒之前，可對兩個系統中之感測器進行觸碰。此等藉由圖表302、304之各者中之點展示。圖表302、304中之量測之各峰值可反映一物件對感測器106之觸碰或緊密接近。如圖表304中所示，系統100可在182秒之前之各峰值處準確地偵測一單一觸碰或接近。如圖表302中所示，其他系統可在182秒之前之各峰值處偵測觸碰或接近。然而，可存在一些彈跳、混疊、雙擊或其他無關、虛假肯定性觸碰或接近偵測，其中自一單一量測峰值識別多個觸碰。其他系統可依賴於其中使量測信號自身與一臨限值相比較之比較。 然而，在182秒之後，可不進行感測器之觸碰，同時雨水落於感測器106上或水分形成其上。因此，可由其他系統不正確地解譯為一物件之觸碰或接近之不穩定量測信號可起因於感測器106。來自感測器106之一移動基線信號可不足以移除其他系統中之虛假肯定性偵測，此係因為雨水或水分可引起如圖表302、304中所示之急劇尖峰。量測尖峰可歸因於由水分引起之電容或阻抗變化。歸因於雨水之量測尖峰可甚至高於在182秒標誌之前由實際觸碰或接近引起之量測尖峰。 然而，系統100可不經歷此等虛假肯定性。系統100透過用以處理來自感測器之量測之其積分器之使用，可識別觸碰、可強調信號之單調移位(其等為觸碰的特徵)。系統100透過用以處理來自感測器之差異化量測之其積分器之使用，可過濾出由雨水或水引起之漂移及尖峰(其等通常為非單調性的)。 在一實施例中，系統100可經組態以在評估來自感測器106之量測信號時考慮雨水或水分是否存在或移動於感測器106上或相鄰於感測器106。在另一實施例中，系統100可經組態以透過相同感測器106之量測信號而對雨水或水分是否存在或移動於感測器106上或相鄰於感測器106作出判定。在又一實施例中，系統100可經組態以透過來自感測器106之量測信號而對雨水或水分是否存在或移動於感測器106上或相鄰於感測器106以及是否已觸碰或接近感測器106作出判定。在一些實施例中，系統100可經組態以在不使用來自感測器106之一運行基線或環境量測值之情況下對是否已觸碰或接近感測器106作出判定。在其他實施例中，系統100可經組態以利用根據一觸碰或接近偵測調整之一基線以發現一後續釋放。 圖4繪示根據本發明之實施例之系統100關於一快速觸碰、一緩慢觸碰及雨水或水分形成之操作。圖表402可繪示來自感測器106之量測信號輸出，以及由系統100識別之觸碰及釋放。圖表404可繪示1級積分器204之輸出，其中當積分器輸出超過臨限值T1時識別一接近。圖表406可繪示2級積分器202之輸出，其中當積分器輸出超過臨限值T2時識別一接近。在一接近偵測之後，量測信號為偵測一觸碰而不得在一解彈跳週期期間下降低於一特定位準。量測信號為偵測一觸碰而在解彈跳週期期間可下降的最大量取決於在已識別接近時之量測信號位準。在接近識別之時，基線值可更新為量測信號位準減去輸出超過其臨限值之積分器之積分器輸出。此基線可用來在解彈跳週期期間評估。 從約0秒直至恰好過去1秒，一物件可以一快速方式觸碰感測器106，意指初始觸碰及接著觸碰之一後續釋放以一相對果斷方式發生。一物件至感測器106之接近可係相對快的，從而導致由感測器106產生之量測之一增大之一陡斜率，如圖4之快速觸碰部分中之觸碰之前所示。一快速釋放可類似地涉及遠離感測器106之一相對快及果斷移動，從而導致量測信號之一快速下降。 從恰好4秒之前直至恰好過去5秒，一物件可以一緩慢方式觸碰感測器，意指初始觸碰以一相對較不果斷方式發生。一物件至感測器106之接近可係相對緩慢的，從而導致由感測器106產生之量測信號之一增大之一較不陡斜率，如圖4之緩慢觸碰部分中之觸碰之前所示。一緩慢釋放可類似地涉及遠離感測器106之一相對緩慢移動，從而在判定一釋放之後但物件尚未完全移動遠離且亦促成由感測器106產生之量測時導致一雜訊信號。 在圖4中所繪示之快速及緩慢觸碰中間，雨水可落於感測器106上。如所示，雨水可在量測信號中引起跳躍或尖峰，其等可引起其他系統報告觸碰。 如圖表404中所示，快速觸碰之後，1級積分器204即可累加來自感測器106之量測之快速上升的差異值。此可引起1級積分器204超過其臨限值T1。此可引起系統100識別一接近或觸碰之一主要指示已發生。 此外，如圖表404中所示，亦在快速觸碰之後，2級積分器202即可累加來自感測器106之量測之快速上升的差異值。此可引起2級積分器202超過其臨限值T2。此亦可引起系統100識別一接近或觸碰之一主要指示已發生。 應注意，圖表404繪示2級積分器202之累加上升得比1級積分器204之累加慢。 在一實施例中，在識別一觸碰之後，2級積分器202及1級積分器204之累加可暫停直至識別一釋放之後。 在雨水之週期期間，圖表402中所示之量測信號位準之尖峰可已以其他方式引起其他系統識別觸碰。然而，假定此等尖峰係不足的，表示快速下落之量測位準之非持續變化(且積分器在負輸入之後即重設)，量測差異並未在系統100中累加至足以觸發一觸碰或接近之一識別之一程度。 在緩慢觸碰期間，不存在足以引起1級積分器204將來自感測器106之量測之差異值累加至超過臨限值T1之一位準之量測之連續增大。一物件至感測器106之緩慢觸碰或接近可不引起感測器106之輸出之一急劇上升。然而，2級積分器202可充分地累加來自感測器106之經預處理(例如，經低通濾波)之輸出之差異值。差異化輸入值全部為正，其等並不引起積分器之一重設。因此，2級積分器識別超過其臨限值T2之緩慢觸碰。此可引起系統100識別一觸碰或接近已發生。雖然在緩慢觸碰期間之任何給定差異值可不足以使1級積分器204超過其臨限值T1，但來自感測器106之信號之上升之非單調本質可不引起至2級積分器202之任何負輸入(即，負差異)。因此，2級積分器202可不重設且繼續累加其經預處理之輸入。此外，歸因於依賴於經低通濾波資料，2級積分器202可看見原始輸入信號之更長、漸進變化。因此，2級積分器202可累加值以達到其臨限值T2，從而識別一觸碰或接近。 雖然兩個積分器展示於此等實例性實施例中，但兩個以上積分器可用於一組積分器中。雖然進行預處理(例如，不同位準的低通濾波)，但全部積分器自來自一感測器之相同原始資料累加差異。不同位準的低通濾波可導致多個不同觸碰速度。藉由採用具有不同預處理位準之多個積分器，可能使用具有很少或無預處理之積分器輸入來在低延遲下解決觸碰之偵測，且可能藉由使用經強預處理之輸入之積分器來解決較緩慢觸碰及雜訊環境，從而產生觸碰偵測上之較高強固性及較高延遲。 圖4中所示之基線可用來識別觸碰之釋放。在一實施例中，此一基線並不用來與來自感測器106之輸出相比較以識別其等觸碰。在另一實施例中，此一基線並不用來與來自感測器106之輸出之差異相比較以識別其等觸碰。可在一觸碰之後計算基線。基線可經計算為來自感測器106之當前量測值減去各自的積分器值。可在量測信號下降低於經量測值與基線值之間之一經定義百分比(諸如百分之五十)差值時識別一釋放。 在一接近之後，若信號位準在一逾時期間並未減小得過多，則辨識一觸碰。在一實施例中，不管有無水，逾時值及其可減小的量係相依的。若未辨識一觸碰，則其被終止且演算法繼續等待新的接近，亦即超過其各自臨限值之一累加器值之交叉。 水偵測可基於一特定週期內之其他虛假觸碰之數目。一虛假接近偵測可在一積分器重設同時積分器值大於一特定臨限值時發生。若虛假接近之數目係高的，則稱偵測到水，若未，則系統100可假定不存在水。 圖5係根據本發明之實施例之狀態機108之操作之一更詳細繪示。狀態機108可部分控制由積分器202、204產生之值及積分器202、204之操作之狀態之解譯。狀態機108可執行如圖5中所示之解彈跳。 在圖5中，「SD」及「SDelta」可表示基線與當前信號位準之間之一差值。「SDmax」可表示在偵測一接近或觸碰之後信號「SDelta」可達成之一最大值。 從一第一狀態(TD_start)，狀態機108可經由AI移動至一TD_idle狀態中。在一接近或觸碰之一主要指示之後，狀態機108可經由A2移動至TD_approach_normal。此主要指示可係由積分器之一者累加以超過其等各自臨限值之值。此時，取決於遇到的情況，狀態機108可經由A3、A4或A5移動至其他狀態。一接近驗證逾時週期可開始，其中對於該週期，狀態機108等待顯示不應偵測一觸碰之禁止情況。 此一禁止情況係在狀態機108達到接近驗證週期之末端之前，量測信號指示一觸碰立即移除。量測信號之值可已下降。在其等經累加但並不維持一值足夠長時間時，一虛假接近可包含此等尖峰。在此等情況中，經由A4，狀態機108可返回至TD_idle狀態。 另一此禁止情況可包含雨水之存在。可藉由圖6中之狀態機操作而繪示雨水之偵測，如下文進一步描述。亦可判定是否觀察到一平均減小條件，其中1級積分器或2級積分器已減小其值。在一實施例中，若雨水及接近驗證逾時發生，則狀態機108可經由A5移動至TD_approach_extend狀態。在另一實施例中，若平均減小條件、雨水及接近驗證逾時發生，則狀態機108可經由A5移動至TD_approach_extend狀態。此狀態可表示系統100之效能，其中雨水引起將在其中偵測一觸碰之逾時窗延長。可在此狀態中延長初始設定用於一接近驗證逾時之逾時。 在TD_approach_extend處，狀態機108可在經延長驗證逾時期間檢查另一對換。此對換可包含移除或虛假接近(如在TD_approach_normal中所檢查)，以及SD是否已下降小於SDmax的75%。此最後條件係類似於緩慢移除，但可反映其中接近經錯誤偵測且而非由雨水引起之一情況之另一情況。 若接近驗證逾時到期(在TD_approach_normal中)，或若經延長驗證逾時到期(在TD_approach_extend中)，則狀態機108可分別經由A3或A7移動至TD_Pressed。此等表示其中無事情發生以引起系統100識別初始觸碰之一禁止情況之操作。 在TD_pressed處，可判定一觸碰實際已發生。額外狀態可提供另一解彈跳。可起始一按壓逾時，且若並未首先進入其他狀態(最終導致一釋放)，則狀態機可經由A8退出至TD_idle。 一旦SD值下降低於SDmax之百分之五十，狀態機108即可經由A9進入TD_release，初始指示觸碰之一釋放。可起始一解彈跳計時器。在TD_release處，若SD值在解彈跳計時器到期之前再次上升超過SDmax之百分之五十，則狀態機108可返回至TD_pressed。一旦解彈跳計時器之到期發生於TD_release中，則狀態機108可經由A11退出至TD_blocked。 在TD_blocked處，狀態機108可在由一阻塞逾時設定之一時間內忽略其他嘗試的觸碰。在阻塞逾時到期之後，狀態機可經由A12返回至TD_idle。 圖6係根據本發明之實施例之狀態機108之操作之另一更詳細繪示。狀態機108可檢查是否已如圖6中所示偵測雨水。雨水偵測可用來諸如在如圖5中所示之狀態中調整觸碰或接近偵測。雨水偵測可用來另外補償其中感測器106之輸出信號用來偵測觸碰之任何系統中之虛假肯定性觸碰。 狀態機108可以假定感測器106之表面上不存在雨水或水分之一初始狀態(諸如RAIN_off)開始。可起始一雨水逾時，其中若未偵測到RAIN_off與RAIN_on之間之一移位，則可開始一新的時間週期且狀態機108可保持於相同狀態中。 在雨水逾時完成之後，若尚未達到虛假開始之數目，則狀態機108可保持於相同狀態中。雨水逾時可再次開始。在雨水逾時完成之後，若尚未達到虛假開始之臨限數目，則狀態機108可轉變至RAIN_on。虛假開始可歸因於將歸因於感測器106之表面上之雨水或水分而已偵測到的其他虛假肯定性觸碰。在一給定量的時間內之虛假開始之臨限數目可因此表示系統100可確定為一下雨或水分條件之一條件。 一旦處於RAIN_on狀態中，雨水逾時可再次開始。在雨水逾時完成之後，若仍超過虛假開始之一數目之一低臨限值，則狀態機108可由於雨水或水分仍可存在而保持於相同狀態中。雨水逾時可再次開始。在雨水逾時完成之後，若尚未超過虛假開始之低臨限數目(諸如兩個)，則狀態機108可轉變至RAIN_off。用以轉變之虛假開始之數目之臨限值可在RAIN_off與RAIN_on之間不同，此係因為狀態機108可對初始判定雨水或水分存在(而非一旦偵測到雨水或水分，即判定雨水或水分已安全通過)更寬容。 可藉由來自感測器106之量測而追根虛假開始計數，若該等量測經應用而與其他系統中之一臨限值形成對比，則將被計數為一觸碰。例如，在圖3中之圖表302中之雨水條件期間偵測到的全部觸碰可係虛假觸碰且將計數為虛假開始。此外，在圖5之背景內，虛假接近或移除可計數為虛假開始。在一積分器重設(之後，例如，一負的差異化輸入)同時積分器值大於一特定臨限值時，可包含一虛假接近。若虛假接近之數目係高的，則偵測水，若未，則系統100假定不存在水。 因此，在一接近之後，若信號位準在一逾時期間並未減小得過多，則辨識一觸碰。不管有無水，逾時值及信號位準可減小的量係相依的。若未辨識觸碰，則其被停止且演算法繼續等待新的接近。 圖7繪示根據本發明之實施例之用於偵測觸碰之一實例性方法700。 在705處，觸碰系統中之積分器可初始化為零。在710處，可偵測由一觸碰感測器提供之量測信號。 在715處，執行很少或無低通濾波作為預處理而可計算量測之一差異(標示為Δ1)。例如，可執行來自觸碰感測器之量測與一先前時刻處之此一量測(諸如最後取樣的量測或最後分析的量測)之間之一差異。 在720處，執行更多低通濾波(而非715中針對差異化所執行之低通濾波)作為預處理而可計算量測之一差異值(標示為Δ2)。例如，可計算來自觸碰感測器之量測與另一先前時刻處之一量測之間之一差異。另一先前時刻處之量測可來自例如先前的L 個樣本。 在725處，可判定Δ1是否為負或Δ1是否相對於累加器輸出已翻轉極性。若未，則在730處，可將Δ1加至1級積分器。若如此，則在735處，可重設1級積分器之值。 在740處，可判定Δ2是否為負或Δ2是否相對於累加器輸出已翻轉極性。若未，則在745處，可將Δ2加至2級積分器。若如此，則在750處，可重設2級積分器。若增大的量測值與一物件至感測器之一移除而非一接近相關聯，則可顛倒Δ1及Δ2之負與正態樣。 在755處，可判定第一級積分器之值是否已超過一臨限值T1以指示一觸碰。若如此，則方法700可進行至765。 在760處，可判定第二級積分器之值是否已超過一臨限值T2以指示一觸碰。若如此，則方法700可進行至765。否則，方法700可進行至784。若增大的量測值與一物件至感測器之一移除而非一接近相關聯，則可顛倒T1及T2臨限值之負與正態樣。 在765處，可進行一觸碰或接近之一初步指示。方法700可進一步處理信號資訊以判定是否已進行虛假觸碰，且保持額外處理直至觸碰經處理。 在770處，可建立用於一後續釋放判定之一基線。基線可包含來自感測器106之當前量測值減去各自的積分器值。可暫停另一觸碰識別直至步驟786。在775處，可解彈跳觸碰，此係因為後續量測經評估以判定：觸碰資料是否並未持續足夠長時間以登記為一觸碰；觸碰是否在觸碰與非觸碰位準(在此情況中，忽略多餘觸碰)之間波動；或若雨水存在時是否應容許額外時間用於處理。可藉由例如784至788之執行而使雨水判定並行進行。由775識別之虛假接近可歸因於經由虛假接近之一計數之雨水判定。方法700可等待以識別對應於觸碰之一後續釋放。 在780處，若觸碰資料通過解彈跳準則，則在782處，可確認觸碰及釋放。否則，不可將觸碰確認為一觸碰。 在784處，可判定是否已在一有限時間內識別虛假開始或接近之一足夠數目，以在786中發現識別雨水或水分或在788中發現不存在此雨水或水分。不同臨限值可用來在雨水或無雨水識別之間移動。784至788可與方法700之其他部分並行執行。 在790處，方法700可在例如710處重複或可視情況終止。 方法700可藉由任何適合機構實施，諸如藉由圖1至圖6之一或多者之系統100及元件實施。方法700可視需要在任何適合點處重複或終止。此外，雖然繪示特定數目個步驟以實施方法700，但方法700之步驟可視需要重複、彼此並行或遞迴執行、省略或視需要以其他方式修改。方法700可在任何適合點處(諸如在705處)起始。 方法可經正式地表達為在離散時間k 處接收值x [k ]之一序列x ，其中序列係來自電容觸碰或接近感測器之一系列量測。方法可接著包含將多個序列y ^{(n )} [k ]計算為x [k ]之函數y ^{(n )} [k ]=f ^{(n )} (x [k ])。對於各個序列y ^{(n )} ，方法可包含計算由d ^{(n )} [k ]給定之一高通濾波序列。對於各個序列y ^{(n )} ，方法可包含：在累加器a ^{(n )} [k ]中累加第n個高通(HP)濾波器的輸出、將HP值輸入至一施密特觸發器中，及在對應施密特觸發器輸出變化時重設累加器a ^{(n )} [k ]。HP值d ^{(n )} [k ]可係增量值d ^{(n )} [k ] =y ^{(n )} [k ] –y ^{(n )} [k -L]或縮放的增量值d ^{(n )} [k ] =F * (y ^{(n )} [k ] –y ^{(n )} [k -L] )，其中F 係一恆定常數，且L 係一延遲值。HP值d ^{(n )} [k ]可係y ^{(n )} [k ]之任何經高通濾波版本。低通濾波及高通濾波x [k ]之順序可交換。施密特觸發器磁滯之臨限值可係使用者定義的。可在施密特觸發器輸出呈其兩個可能輸出位準之一個預定義位準時重設累加器。重設累加器a ^{(n )} [k ]可包含將其值設定為一經預定初始值，例如a ^{(n )} [k ]=0。若累加器值之任何者超過(或等於)一臨限值，則可偵測一接近。可在接近偵測之後取得一基線b [k ]=x [k ]-a ^{(i )} [k ]，其中i 係在時間k 處超過一各自臨限值之累加器之任何者之指數。若在持續時間D4 內，經偵測虛假接近之數目超過一臨限值T4 ，則可偵測係雨水。一虛假接近可在一累加器重設之後發生，其中其在重設之前之值超過一臨限值T5 。若在持續時間D6 (例如，D6=D4 )內，經偵測虛假接近之數目小於一臨限值T6 ，則可偵測到「無雨水」之一條件。方法可利用在偵測到一接近時變化為一解彈跳狀態之一狀態機。在解彈跳狀態內，若x [k ]-b [k ]在給定持續時間D3 [k ]之一逾時週期期間超過一自適應臨限值T3 [k ]，則可偵測到一按壓，其中T3 及D3 取決於其他變量。T3 [k ]及D3 [k ]可取決於指示雨水或(噴霧)水或液體偵測之變量。 圖8繪示根據本發明之實施例之一感測器805、低通濾波器(LPF) 815、高通濾波器(HPF) 810、830累加器825、845及一狀態機850。圖8可繪示系統100之一更詳細視圖。感測器805可係感測器106之一實施方案。狀態機850可係圖5至圖6之狀態機之一實施方案。LPF 815、HPF 810、830及累加器825、845可實施於類比電路、數位電路、用於由一處理器執行之指令或其等之任何適合組合中。狀態機850可藉由用於由一處理器執行之指令而實施。 來自感測器805之感測器量測可通過LPF 815及HPF 810。取決於所得值，此等值可加至累加器825中或可重設累加器。 並行地，感測器量測可通過HPF 830。取決於所得值，其等可加至中累加器845中或可重設累加器。在一些實施例中，感測器量測亦可在為加至累加器845而經分析之前通過具有一不同截止頻率之另一LPF而非LPF 815。 在狀態機850中，可評估來自累加器825、845之經累加值及感測器量測以偵測一觸碰或一接近。 雖然上文已描述實例性實施例，但可在不脫離此等實施例之精神及範疇之情況下根據本發明作出其他變動及實施例。

100‧‧‧系統102‧‧‧處理器104‧‧‧記憶體106‧‧‧感測器108‧‧‧狀態機110‧‧‧雨水112‧‧‧使用者介面114‧‧‧物件116‧‧‧積分器202‧‧‧2級積分器204‧‧‧1級積分器206‧‧‧比較器208‧‧‧記憶體210‧‧‧比較器212‧‧‧記憶體302‧‧‧圖表304‧‧‧圖表402‧‧‧圖表404‧‧‧圖表406‧‧‧圖表700‧‧‧方法805‧‧‧感測器810‧‧‧高通濾波器(HPF)815‧‧‧低通濾波器(LPF)825‧‧‧累加器830‧‧‧高通濾波器(HPF)845‧‧‧累加器850‧‧‧狀態機

圖1係根據本發明之實施例之用於電容感測器上之觸碰及接近感測之一實例性系統之一繪示； 圖2繪示根據本發明之實施例之兩個積分器； 圖3係根據本發明之實施例之感測器讀數之一繪示； 圖4繪示根據本發明之實施例之一系統關於快速觸碰、緩慢觸碰及雨水或水分形成之操作； 圖5係根據本發明之實施例之一狀態機之操作之一更詳細繪示； 圖6係根據本發明之實施例之一狀態機之操作之另一更詳細繪示； 圖7繪示根據本發明之實施例之用於偵測觸碰之一實例性方法；及 圖8繪示根據本發明之實施例之一感測器、低通濾波器、高通濾波器、累加器及狀態機。

100‧‧‧系統

102‧‧‧處理器

104‧‧‧記憶體

106‧‧‧感測器

108‧‧‧狀態機

110‧‧‧雨水

112‧‧‧使用者介面

114‧‧‧物件

116‧‧‧積分器

Claims (20)

1. 一種非暫時性電腦可讀媒體，至少一個該電腦可讀媒體含有指令，該等指令在由一處理器載入並執行時引起該處理器：自一單一感測器之複數個感測器量測識別一第一經高通濾波序列(high-pass filtered sequence)；將來自與該感測器相關聯之該第一經高通濾波序列之複數個樣本累加至一第一經累加值中；比較該第一經累加值與經累加值之一第一臨限值；基於該第一經累加值是否大於經累加值之該第一臨限值之一判定，識別是否已接近該感測器；在以下情況中重設該第一經累加值：該第一經高通濾波序列改變其正負號；或該第一經高通濾波序列之一低通濾波結果改變其正負號；計數該第一經累加值之一重設次數，其中一給定重設在一經定義時間間隔期間發生於該第一經累加值超過一累加臨限值之後；以及經由比較該經累加值在該經定義時間間隔內之該重設次數與一計數臨限值而判定移動水分是否存在於該感測器上。
2. 如請求項1之媒體，其中該媒體進一步包括用於在該第一高通濾波之前或之後引起該等感測器量測之一第一低通濾波之指令。
3. 如請求項1或2中之一者之媒體，其中該媒體進一步包括用於引起該 處理器進行以下項之指令：自該複數個感測器量測識別一第二經高通濾波序列；將來自該第二經高通濾波序列之複數個樣本累加至一第二經累加值中；比較該第二經累加值與經累加值之一第二臨限值；及基於該第二經累加值是否大於經累加值之該第二臨限值之一判定，識別是否已接近該感測器。
4. 如請求項1或2中之一者之媒體，其中藉由計算來自該單一電容感測器之感測器量測之間之差異之一序列而計算該第一經高通濾波序列。
5. 如請求項1或2中之一者之媒體，其中該媒體進一步包括在該第一經高通濾波序列達到一重設臨限值時引起該處理器重設該第一經累加值之指令。
6. 如請求項1或2中之一者之媒體，其中該媒體進一步包括用於引起該處理器進行以下項之指令：將該第一經高通濾波序列輸入至具有使用者定義的觸發器遲滯臨限值之一施密特觸發器中，其中在該施密特觸發器輸出呈一可能的兩個輸出位準之一個經預定義位準時重設該第一經累加值。
7. 如請求項1或2中之一者之媒體，其中該媒體進一步包括用於引起該處理器在一解彈跳窗(debounce window)期間評估(evaluate)後續量測以判 定一觸碰或接近是否並未持續足夠長時間(persist long enough)以登記為一觸碰之指令。
8. 如請求項1或2中之一者之媒體，其中該媒體進一步包括用於引起該處理器在一解彈跳窗期間判定一觸碰或接近是否在觸碰與非觸碰位準之間波動(fluctuates)之指令。
9. 如請求項1之媒體，其中該媒體進一步包括用於引起該處理器基於移動水分是否存在於該感測器上而延長該解彈跳窗之指令。
10. 一種用於判定水分是否存在於一感測器上之設備，其包括：一處理器；及如請求項1至9中之一者之該非暫時性電腦可讀媒體，其與該處理器耦合。
11. 一種用於判定水分是否存在於一感測器上之方法，其包括下列步驟：自複數個感測器量測識別一第一經高通濾波序列；將來自該第一經高通濾波序列之複數個樣本累加至一第一經累加值中；比較該第一經累加值與經累加值之一第一臨限值；基於該第一經累加值是否大於經累加值之該第一臨限值之一判定，識別是否已接近該感測器； 計數該第一經累加值之一重設次數，其中一給定重設在一經定義時間間隔期間發生於該第一經累加值超過一累加臨限值之後；以及經由比較該經累加值在該經定義時間間隔內之該重設次數與一計數臨限值而判定移動水分是否存在於該感測器上。
12. 如請求項11之方法，其進一步包括在該第一高通濾波之前或之後的該等感測器量測之一第一低通濾波。
13. 如請求項11之方法，其進一步包括：自該複數個感測器量測識別一第二經高通濾波序列；將來自該第二經高通濾波序列之複數個樣本累加至一第二經累加值中；比較該第二經累加值與經累加值之一第二臨限值；及基於該第二經累加值是否大於經累加值之該第二臨限值之一判定，識別是否已接近該感測器。
14. 如請求項11之方法，其中藉由計算來自單一電容感測器之感測器量測之間之差異之一序列而計算該第一經高通濾波序列。
15. 如請求項11之方法，其進一步包括在以下情況中重設該第一經累加值：該第一經高通濾波序列改變其正負號；或該第一經高通濾波序列之一低通濾波結果改變其正負號。
16. 如請求項11之方法，其進一步包括在該第一經高通濾波序列達到一重設臨限值時重設該第一經累加值。
17. 如請求項11之方法，其進一步包括：將該第一經高通濾波序列輸入至具有使用者定義的觸發器遲滯(hysteresis)臨限值之一施密特觸發器中，其中在該施密特觸發器輸出呈一可能的兩個輸出位準之一個經預定義位準時重設該第一經累加值。
18. 如請求項11之方法，其進一步包括在一解彈跳窗期間評估後續量測以判定一觸碰或接近是否並未持續足夠長時間以登記為一觸碰。
19. 如請求項11之方法，其進一步包括在一解彈跳窗期間判定一觸碰或接近是否在觸碰與非觸碰位準之間波動。
20. 如請求項11之方法，其進一步包括基於移動水分是否存在於該感測器上而延長該解彈跳窗。

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