WO2017167645A1 - Verfahren zum erkennen einer berührung eines kapazitiven sensorelements - Google Patents
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- H03K2217/9607—Capacitive touch switches
- H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
- H03K2217/960725—Charge-transfer
Definitions
- the invention relates to a method for detecting a contact of a capacitive sensor element, wherein a capacitance value of the sensor element is measured by means of a continuously applied integration method, wherein in each case a voltage applied to an integration capacitor having a known capacitance value measured by means of an A / D converter and to a Raw sensor value is processed, which
- Raw sensor values are evaluated for detecting a touch of the sensor element.
- Such a sensor may detect the presence and, when appropriately configured, the location of a touch or approach by an object, such as a user's finger or a stylus, within a sensitive area.
- the touch-sensitive area can, for example, overlay a display screen.
- the proximity sensor may allow the user to interact directly with what is displayed on the screen rather than indirectly via a mouse or similar input device.
- touch sensors such as resistive touch sensors, surface acoustic wave touch sensors, and capacitive touch sensors, the latter of which, in particular, may be detected as a mere approximation, have become the most popular.
- capacitive touch sensors When an object touches or comes in contact with the surface of a capacitive touch sensor, a change in the capacitance value of the sensor element occurs.
- the task of an associated sensor control unit or of the measuring method used by it is this
- Capacitance change process to capture the triggering touch or approach is that the capacitance values of the sensor elements and in particular the changes to be detected are very small. For this reason, they are often used for their measurement so-called integration method in which small amounts of charge from the sensor element whose capacitance value is relatively small and variable, are transferred to an integration capacitor with a known fixed and significantly larger capacitance value in several successive cycles.
- German patent application DE 10 2010 041 464 A1 is a
- a method for detecting a contact of a capacitive sensor element according to the preamble of claim 1 has become known.
- the changes to be recorded are very small, also has the consequence that the measurement is very prone to failure.
- erroneous detection of a supposed touch of the sensor element is possible in particular by the irradiation of high-frequency electromagnetic interference signals, although such has not occurred.
- the method according to the present invention has the advantage over the previously described, with the same high sensitivity with respect to the detection of actual touches of the sensor element triggered in particular by high-frequency electromagnetic interference signals
- Raw sensor values are fed to a high-pass filter, and that the output signal of the high-pass filter is evaluated to detect interference by high-frequency electromagnetic radiation.
- the suppression of false detections is preferably carried out in that the output signal of the high-pass filter with a fixed
- Limit is compared, and when exceeded the limit value by the output signal supposedly detected touches are marked as invalid.
- the single figure shows the application of a high-pass filter for detecting high-frequency electromagnetic radiation in the evaluation of the raw sensor values of a touch-sensitive sensor element as a flowchart.
- step 1 raw sensor values of a touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive touch-sensitive
- the high-pass filter 3 is used for Detection of interference from high-frequency electromagnetic
- Touch recognition 2 has three different possible output values. If the currently detected raw sensor value is between a lower limit and an upper limit, the output signal "None
- the high pass filter 3 has two different possible output values. When the output signal of the high-pass filter 3 is below an upper limit value, the output signal "No disturbance” KS is outputted When the output signal of the high-pass filter 3 is above this upper limit value, the output signal "Fault Detected” SE is output. A touch is only recognized as valid and output in method step BA if the output signal of the touch detection 2 is "touch detected” BE, and at the same time the high-pass filter 3 outputs "no fault” KS. When the touch detection 2 outputs the output signal "Fault Detected” SE, and at the same time the high-pass filter 3 outputs "No Interference” KS the system stopped. There is probably a hardware error in which further operation of the touch detection is not possible.
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Abstract
Ein Verfahren zum Erkennen einer Berührung eines kapazitiven Sensorelements, wobei ein Kapazitätswert des Sensorelements mittels eines fortlaufend angewendeten Integrationsverfahrens gemessen wird, bei dem jeweils eine an einem Integrationskondensator mit einem bekannten Kapazitätswert anliegende Spannung mittels eines A/D-Wandlers gemessen und zu einem Sensorrohwert verarbeitet wird, welche Sensorrohwerte zur Erkennung einer Berührung des Sensorelements ausgewertet werden, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die fortlaufend erfassten Sensorrohwerte einem Hochpassfilter zugeführt werden, und dass das Ausgangssignal des Hochpassfilters zur Erkennung von Störungen durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung ausgewertet wird.
Description
Verfahren zum Erkennen einer Berührung eines kapazitiven
Sensorelements
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Berührung eines kapazitiven Sensorelements, wobei ein Kapazitätswert des Sensorelements mittels eines fortlaufend angewendeten Integrationsverfahrens gemessen wird, bei dem jeweils eine an einem Integrationskondensator mit einem bekannten Kapazitätswert anliegende Spannung mittels eines A/D-Wandlers gemessen und zu einem Sensorrohwert verarbeitet wird, welche
Sensorrohwerte zur Erkennung einer Berührung des Sensorelements ausgewertet werden.
Verfahren der hier angesprochenen Art werden verwendet, um kapazitive Berührungs- bzw. Annäherungssensoren auszuwerten. Ein solcher Sensor kann die Gegenwart und bei entsprechender Ausgestaltung auch den Ort einer Berührung oder der Annäherung durch ein Objekt, wie zum Beispiel einen Finger des Benutzers oder einen Stift, innerhalb eines empfindlichen Bereichs detektieren. Der berührungsempfindliche Bereich kann dabei beispielsweise einen Anzeigebildschirm überlagern. In einer
Anzeigeanwendung kann es der Berührungs- bzw. Annäherungssensor dem Benutzer ermöglichen, direkt mit dem, was auf dem Bildschirm dargestellt wird, zu interagieren, und nicht nur indirekt mittels einer Maus oder einem ähnlichen Eingabegerät. Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von Berührungssensoren, wie zum Beispiel resistive Berührungssensoren, Berührungssensoren mit akustischen Oberflächenwellen und kapazitive Berührungssensoren, wobei letztgenannte, mit denen eben insbesondere auch schon eine bloße Annäherung erfasst werden kann, inzwischen die größte Verbreitung erfahren haben.
Wenn ein Objekt die Oberfläche eines kapazitiven Berührungssensors berührt oder in dessen Nähe kommt, tritt eine Änderung des Kapazitätswertes des Sensorelements auf. Aufgabe eines zugeordneten Sensorsteuergerätes bzw. des durch dieses verwendeten Messverfahrens ist es, diese
Kapazitätsänderung zu verarbeiten, um die diese auslösende Berührung oder Annäherung zu erfassen. Die besondere Schwierigkeit hierbei besteht darin, dass die Kapazitätswerte der Sensorelemente und insbesondere die zu erfassenden Änderungen sehr klein sind. Aus diesem Grunde bedient man sich zu ihrer Messung gerne sogenannter Integrationsverfahren, bei denen in mehreren aufeinander folgenden Zyklen kleine Ladungsmengen von dem Sensorelement, dessen Kapazitätswert relativ klein und veränderlich ist, auf einen Integrationskondensator mit einem bekannten festen und deutlich größeren Kapazitätswert übertragen werden. Durch die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 041 464 A1 ist ein
Verfahren zum Erkennen einer Berührung eines kapazitiven Sensorelements gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt geworden.
Die Tatsache, dass die Kapazitätswerte der Sensorelemente und
insbesondere die zu erfassenden Änderungen sehr klein sind, hat weiterhin zur Folge, dass die Messung sehr störanfällig ist. So ist insbesondere durch die Einstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer Störsignale eine fehlerhafte Erkennung einer vermeintlichen Berührung des Sensorelements möglich, obwohl eine solche nicht stattgefunden hat.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dem zuvor beschriebenen den Vorteil, bei gleich hoher Empfindlichkeit bezüglich der Erkennung tatsächlicher Berührungen des Sensorelements eine insbesondere durch hochfrequente elektromagnetischer Störsignale ausgelöste
Fehlerkennung praktisch auszuschließen.
Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, dass die fortlaufend erfassten
Sensorrohwerte einem Hochpassfilter zugeführt werden, und dass das Ausgangssignal des Hochpassfilters zur Erkennung von Störungen durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung ausgewertet wird.
Die Unterdrückung von Fehlerkennungen erfolgt dabei bevorzugt dadurch, dass das Ausgangssignal des Hochpassfilters mit einem festgelegten
Grenzwert verglichen wird, und bei Überschreitung des Grenzwertes durch das Ausgangssignal vermeintlich erkannte Berührungen als ungültig gekennzeichnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei dem Integrationsverfahren in mehreren aufeinander folgenden Integrationszyklen kleine Ladungsmengen von dem Sensorelement auf den Integrationskondensator, dessen Kapazitätswert groß gegenüber dem des Sensorelements ist, übertragen werden, und nachfolgend die an dem Integrationskondensator anliegende Spannung mittels eines A/D-Wandlers gemessen wird. Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung erläutert.
Dabei zeigt die einzige Figur die Anwendung eines Hochpassfilters zur Erkennung hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung bei der Auswertung der Sensorrohwerte eines berührungsempfindlichen Sensorelements als Ablaufdiagramm.
In Schritt 1 werden Sensorrohwerte eines berührungsempfindlichen
Sensorelements mittels eines kapazitiven Messverfahrens erfasst. Diese Sensorrohwerte werden dann sowohl einer Berührungserkennung 2 als auch einem Hochpassfilter 3 zugeführt. Das Hochpassfilter 3 dient dabei zur
Erkennung von Störungen durch hochfrequente elektromagnetische
Strahlung.
Nur wenn keine Störung erkannt und gleichzeitig eine Berührung identifiziert wird, darf die Berührung als gültig ausgegeben werden. Fehlerkennungen werden somit unterdrückt.
Die Berührungserkennung 2 hat drei verschiedene, mögliche Ausgabewerte. Wenn der aktuell erfasste Sensorrohwert zwischen einem unteren Grenzwert und einem oberen Grenzwert liegt, wird das Ausgangssignal„Keine
Berührung" KB ausgegeben. Wenn der aktuell erfasste Sensorrohwert über dem oberen Grenzwert liegt, wird das Ausgangssignal„Berührung Erkannt" BE ausgegeben. Wenn der aktuell erfasste Sensorrohwert unter dem unteren Grenzwert liegt, deutet dies auf einen Hardwarefehler hin, der das Einleiten eines sicheren Zustands, also das Abschalten der Berührungserkennung erfordert. In diesem Fall wird daher das Ausgangssignal„Störung Erkannt" SE ausgegeben.
Das Hochpassfilter 3 hat zwei verschiedene, mögliche Ausgabewerte. Wenn das Ausgangssignal des Hochpassfilters 3 unterhalb eines oberen Grenzwerts liegt, wird das Ausgangssignal„Keine Störung" KS ausgegeben. Wenn das Ausgangssignal des Hochpassfilters 3 oberhalb dieses oberen Grenzwerts liegt, wird das Ausgangssignal„Störung erkannt" SE ausgegeben. Eine Berührung wird nur dann als gültig erkannt und im Verfahrensschritt BA ausgegeben, wenn das Ausgangssignal der Berührungserkennung 2 „Berührung Erkannt" BE lautet, und gleichzeitig das Hochpassfilter 3„Keine Störung" KS ausgibt. Wenn die Berührungserkennung 2 das Ausgangssignal„Störung Erkannt" SE ausgibt, und gleichzeitig das Hochpassfilter 3„Keine Störung" KS ausgibt, wird
das System gestoppt. Es liegt vermutlich ein Hardwarefehler vor, bei dem ein weiterer Betrieb der Berührungserkennung nicht möglich ist.
Wenn die Berührungserkennung 2 das Ausgangssignal„Keine Berührung" KB ausgibt, oder das Hochpassfilter 3„Störung erkannt" SE ausgibt, wird eine erneute Messung gestartet, nicht anders als dies nach einer als gültig erkannten und im Schritt BA ausgegebenen Berührung der Fall ist.
Claims
1 . Verfahren zum Erkennen einer Berührung eines kapazitiven
Sensorelements, wobei ein Kapazitätswert des Sensorelements mittels eines fortlaufend angewendeten Integrationsverfahrens gemessen wird, bei dem jeweils eine an einem Integrationskondensator mit einem bekannten Kapazitätswert anliegende Spannung mittels eines A/D-Wandlers gemessen und zu einem Sensorrohwert verarbeitet wird, welche
Sensorrohwerte zur Erkennung einer Berührung des Sensorelements ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die fortlaufend erfassten Sensorrohwerte einem Hochpassfilter zugeführt werden, und dass das Ausgangssignal des Hochpassfilters zur Erkennung von
Störungen durch hochfrequente elektromagnetische Strahlung ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausgangssignal des Hochpassfilters mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird und bei Überschreitung des Grenzwertes durch das
Ausgangssignal vermeintlich erkannte Berührungen als ungültig
gekennzeichnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Integrationsverfahren in mehreren aufeinander folgenden
Integrationszyklen kleine Ladungsmengen von dem Sensorelement auf den Integrationskondensator, dessen Kapazitätswert groß gegenüber dem des Sensorelements ist, übertragen werden, und nachfolgend die an dem Integrationskondensator anliegende Spannung mittels eines A/D-Wandlers gemessen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorrohwerte außerdem zur Erkennung von Hardwarefehlern des Sensorelements ausgewertet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das
Ausgangssignal des Hochpassfilters mit einem festgelegten Grenzwert verglichen wird und bei Überschreitung des Grenzwertes durch das Ausgangssignal vermeintlich erkannte Hardwarefehler als ungültig gekennzeichnet werden.
Applications Claiming Priority (2)
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| DE102016003779 | 2016-03-26 |
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| WO2017167645A1 true WO2017167645A1 (de) | 2017-10-05 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (2)
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|---|---|---|---|---|
| US7031886B1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-04-18 | Synaptics Incorporated | Methods and systems for detecting noise in a position sensor using minor shifts in sensing frequency |
| WO2009070814A2 (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Frederick Johannes Bruwer | Capacitive sensing circuit with noise rejection |
| DE102010041464A1 (de) | 2009-09-25 | 2011-04-14 | Atmel Corporation, San Jose | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Eigenkapazität unter Verwendung eines einzigen Pins |
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2016
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2017
- 2017-03-23 WO PCT/EP2017/056993 patent/WO2017167645A1/de not_active Ceased
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7031886B1 (en) * | 2004-12-14 | 2006-04-18 | Synaptics Incorporated | Methods and systems for detecting noise in a position sensor using minor shifts in sensing frequency |
| WO2009070814A2 (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-04 | Frederick Johannes Bruwer | Capacitive sensing circuit with noise rejection |
| DE102010041464A1 (de) | 2009-09-25 | 2011-04-14 | Atmel Corporation, San Jose | Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Eigenkapazität unter Verwendung eines einzigen Pins |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| DE102016003779A1 (de) | 2017-09-28 |
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