WO2011039713A4 - Método e dispositivo de detecção multi-ponto de elevada sensibilidade e seu uso na interacção através de massas de ar, vapores ou sopros - Google Patents
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Abstract
A presente invenção diz respeito a um método e dispositivo de controlo e detecção multiponto de baixa latência aplicado, por exemplo, a uma grelha capacitiva (111). A grelha consiste numa série de micro-filamentos condutores (101-110), colocados entre duas chapas ou camadas transparentes, dispostos em linhas e colunas, que se cruzam, formando uma matriz. A leitura do campo electromagnético criado na imediação da grelha, possibilita a detecção de objectos próximos ou em contacto. A invenção apresenta elevada sensibilidade permitindo nomeadamente a detecção de ar e/ou vapor carregado electricamente, mais especificamente a detecção da intensidade, direcção e localização de uma massa de ar ou vapor expelido, mesmo em simultâneo com a detecção de toque. A presente invenção é útil para potenciar as capacidades de interacção entre sistemas e o utilizador, podendo ser aplicado em sistemas com detecção/interacção (simultânea ou não). Estes sistemas poderão ser aplicados, por exemplo, em entretenimento, controlo e medição.
Claims
REIVINDICAÇÕES MODIFICADAS
Recebidas pela Secretaria Internacional no dia 25 Maio 2011 (25.05.11)
Dispositivo de detecção multi-ponto em grelhas capacitivas caracterizado por compreender uma superfície, referida por grelha capacitiva (111), que compreende pelo menos dois conjuntos de condutores; e um circuito detector de alterações de capacidade no ponto de cruzamento entre dois condutores de diferentes conjuntos (112), aquando da aproximação ou contacto de um objecto (710), nomeadamente um dedo, e que compreende :
a) emissor de sinal, que compreende:
i) injector de sinal variável no tempo (1008);
ii) desmultiplexador (1007) para seleccionar condutor de um primeiro conjunto onde injectar sinal;
b) receptor e detector de sinal, que compreende:
i) multiplexador (1010) para seleccionar um outro condutor de um segundo conjunto onde detectar o sinal injectado;
ii) amplificador de sinal (1009);
iii) desmodulador , configurado para converter as variações de amplitude do sinal modulado para um potencial ;
iv) conversor analógico-digital (1012), que converte o potencial numa leitura numérica.
Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por o conversor analógico-digital (1012) estar configurado para operar em modo diferencial comparando com uma ou mais leituras prévias de cada intercepção de um par de condutores.
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
Dispositivo ■ de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por a referência da conversão analógico-digital compreender duas . voltagens, ■ minima (1303) e máxima (1304), independentes para cada intercepção de um par de condutores, obtidas a partir de duas ou mais leituras prévias .
Dispositivo de acordo com qualquer uma das- reivindicações anteriores caracterizado por o sinal injectado ser alternado sinusoidal, com valor médio nulo ou valor quadrático médio nulo, entre os 50 e os 300 KHz, com uma amplitude de 10 a 24 volts pico a pico .
Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o desmodulador do receptor de sinal compreender um rectificador e adicionalmente um filtro passa-alto, resistivo-capacitivo, RC, que faz uso da própria capacidade entre os dois condutores seleccionados.
Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por o circuito emissor de sinal estar configurado para quando o sinal é injectado num dado condutor, serem desligados os restantes condutores, ou mantidos em alta impedância ou em um potencial fixo continuo.
7. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por os seus elementos serem total ou parcialmente transparentes e
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
compreender adicionalmente um écran colocado sob a grelha capacitiva (111)'.
Utilização do dispositivo referido em qualquer uma das reivindicações anteriores caracterizado por determinar acções através da detecção de pressão, intensidade, tamanho, direcção, localização, padrões e sequências de movimento, duração ou tempo de actuação das referidas massas de ar, vapores ou sopros (504'), e compreender o seu uso em aplicações de entretenimento, controlo e medição, ou como auxiliar para" indivíduos de capacidades físicas diminuídas.
Método de detecção multi-ponto em grelhas capacitivas caracterizado por detectar alterações de capacidade na proximidade de um ou mais pontos de cruzamento (112), cada qual entre dois condutores eléctricos isolados entre si, aquando da aproximação ou contacto de um objecto (710), nomeadamente um dedo ou uma massa de ar, ou aquando da aproximação ou contacto, ao longo de um trilho, de um objecto (710), nomeadamente um dedo ou uma massa de ar; em uma superfície, referida por grelha capacitiva (111), que compreende pelo menos dois conjuntos de condutores (101-105, 106-110); e por compreender os seguintes passos:
seleccionar um primeiro condutor (901), . de um primeiro conjunto de condutores;
- injectar um sinal variável no tempo;
- seleccionar um segundo condutor (901), de um segundo conjunto de condutores;
amplificar e desmodular de forma a adquirir a amplitude do sinal modulado obtido (902) no segundo condutor ;
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
converter - o sinal para digital e enviar para procéssamento (903);
- escolher um outro segundo condutor entre o segundo conjunto de condutores e repetir até que se tenha obtido informação suficiente correspondente ao primeiro condutor ( 906) ;
- escolher um outro primeiro condutor entre o primeiro conjunto de . condutores e repetir até que se tenha obtido informação suficiente correspondente à grelha capacitiva (907).
Método de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a referida conversão analógico- digital (1208) operar em modo diferencial (1209) comparando com uma ou mais leituras prévias de cada intercepção de um par de condutores e/ou utilizando, como referência (1211) da referida conversão analógico- digital, duas voltagens, mínima e máxima, independentes para cada intercepção de um par de condutores, obtidas em duas ou mais leituras prévias.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10 caracterizado por o sinal injectado ser alternado sinusoidal, com valor médio nulo ou valor quadrático médio nulo, entre os 50 e os 300 KHz, com uma amplitude de 10 a 24 Volt pico a pico.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações. 9 a 11 caracterizado por após recepção das leituras obtidas da grelha sob a forma digital, ser feito um processamento, que compreende um ou mais dos seguintes passos :
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
a) detecção por limiar, thresholding : valores inferiores a um limite mínimo assumem-se como erros residuais, e são anulados;
b) filtro por média móvel no tempo, moving average in time filter: cada valor em cada posição é corrigido por uma média que leva em conta as últimas leituras
. dessa posição, por coerência temporal;
c) detecção por limiar, thresholding, por conjunto de condutores: anulação -dos valores inferiores a uma percentagem do valor máximo desse mesmo conjunto; d) alisamento, smoothing: opcionalmente, pode ser aplicado um alisamento, por coerência espacial, nomeadamente filtros passa-baixo como o filtro de Gaussian, a média dos pontos vizinhos ou a mediana.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12 caracterizado por determinar a . pressão, intensidade, tamanho, direcção, localização, padrões e sequências de movimento, duração ou tempo de actuação de massas de ar, vapores ou sopros (504'), através da detecção da localização da alteração, ou alterações, de capacidade (206') na referida grelha (502').
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13 caracterizado por detectar toques e/ou aproximações de elementos que compreendem uma ligação à terra, tais como partes do corpo humano ou objectos (105' ) , manipulados ou não, por uma ou mais pessoas ou sistemas autónomos; e de elementos sem ligação à terra e electricamente positivos tais como massas de ar, vapores ou sopros (205'); distinguindo-os através,
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
respectivamente , da redução ou do aumento da capacidade.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14 caracterizado por detectar os referidos elementos, em simultâneo ou inseridos em sequências, distinguindo- os através, respectivamente, da redução ou do aumento da capacidade.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 15 caracterizado por determinar acções quando se detectem correspondentes padrões pré-determinados de actuação e movimento das referidas massas de ar, vapores ou sopros (504' ) .
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 16 caracterizado por determinar outras acções quando se detectem adicionalmente toques e/ou aproximações de elementos que compreendem uma ligação à terra, tais como partes do corpo humano ou objectos (105') .
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 17 caracterizado por compreender definições de acções associadas a padrões pré-determinados de actuação e movimento das referidas massas de ar, vapores ou sopros; e associadas à presença ou ausência de toques e/ou aproximações de partes do corpo humano ou objectos; para um ou combinações de:
a. movimentos de apontadores, activação de teclas e/ou envio de caracteres;
b. ordens a sistemas de interface , deslocar, desenrolar, rodar, aumentar e reduzir, zoom, e/ou rotação;
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
executar e parar aplicações, despoletar a troca de informação e dados entre aplicações, e/ou despoletar a troca de informação e dados entre sistemas e aplicações;
deslocação com .sopro- para .a direita (901'), deslocação com sopro para a esquerda (902'), sopro singular - comando "clique" (903'), sopro singular forte - comando "premir" (904'), sopro duplo comando duplo "clique" (907'), sopro duplo forte (908'), deslocação com sopro para a direita seguido de deslocação de sopro para a esquerda (905'), deslocação com sopro para a esquerda seguido de deslocação de sopro para a direita (906'), rotação do sopro para a esquerda (909'), rotação do sopro para a direita (910'), associação de duração e intensidade de sopro (911'), associação de duração e intensidade de sopro forte (912'), deslocar com sopro para baixo (913' ), deslocar com sopro para cima (914'), desfazer com sopro (915'), refazer com sopro (916'), aumentar com sopro (917'), e/ou diminuir com sopro (918').
FOLHA MODIFICADA (ARTIGO 19)
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