專利名稱：用于多個(gè)傳感器元件的傳感器電子器件及用于確定傳感器元件處的物件的位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有用于多個(gè)傳感器元件(尤其是電容性傳感器元件)的連接的傳感器電子器件，以及一種用于確定物件(例如手指)相對(duì)于與根據(jù)本發(fā)明的傳感器電子器件耦合的多個(gè)傳感器元件的位置的方法。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)已知具有與傳感器電子器件(例如評(píng)估裝置)耦合的若干個(gè)傳感器的傳感器系統(tǒng)。在此方面，針對(duì)每一傳感器，必須提供自身傳感器電子單元或評(píng)估裝置以便運(yùn)行單個(gè)傳感器或測(cè)試傳感器信號(hào)是不利的。如果以集成電子電路的形式提供傳感器電子單元或評(píng)估裝置，則用相當(dāng)昂貴的材料及花費(fèi)做出每隔一個(gè)傳感器的連接。此外，因提供于集成組件處的額外連接器產(chǎn)生額外昂貴的材料及花費(fèi)。 在提供多個(gè)電容性傳感器的電容性傳感器系統(tǒng)中，額外缺點(diǎn)為必須在電容性傳感器之間維持某一距離以便防止交流電場(chǎng)耦合到鄰近電容性傳感器中。為了減小兩個(gè)鄰近電容性傳感器的距離，額外措施是必要的以便將兩個(gè)鄰近電容性傳感器彼此屏蔽。因此，必須在集成電路上提供充分額外連接器，在所述額外連接器處可連接對(duì)應(yīng)屏蔽構(gòu)件。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目標(biāo)因此，本發(fā)明的目標(biāo)為提供以下解決方案一方面允許在不同時(shí)必須顯著增加傳感器電子單元的硬件組件的情況下增加傳感器電子單元上的傳感器元件的數(shù)目，且另一方面同時(shí)允許建立并運(yùn)行多個(gè)電容性傳感器元件(甚至彼此具有小距離)，同時(shí)具有對(duì)電容性傳感器元件的觀察區(qū)中物件的位置的改進(jìn)的檢測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的解決方案通過(guò)根據(jù)獨(dú)立技術(shù)方案的具有用于多個(gè)傳感器元件的連接的傳感器電子單元以及用于確定坐落于所述傳感器元件的至少一個(gè)觀察區(qū)中的物件的位置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的此目標(biāo)。本發(fā)明的有利實(shí)施例由相應(yīng)獨(dú)立技術(shù)方案得出。因此，提供一種具有用于多個(gè)傳感器元件的多個(gè)連接的電子電路，其中所述電子電路的所述連接可與形成傳感器元件的至少一個(gè)發(fā)射電極、至少一個(gè)接收電極及至少一個(gè)補(bǔ)償電極耦合，其中所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極可與所述至少一個(gè)接收電極電容性耦合且其中所述傳感器元件處的至少一個(gè)交流電場(chǎng)形成所述傳感器元件的觀察區(qū)，且其中所述電子電路經(jīng)配置以借助至少一種多路復(fù)用方法來(lái)檢測(cè)所述傳感器元件的至少一個(gè)觀察區(qū)中的至少一個(gè)物件的存在且將所述傳感器元件彼此區(qū)分。將所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極布置于所述傳感器元件的所述至少一個(gè)發(fā)射電極與所述至少一個(gè)接收電極之間是有利的。所述傳感器元件處的所述至少一個(gè)電交流場(chǎng)可由在所述發(fā)射電極處發(fā)射的第一交流電場(chǎng)及在所述補(bǔ)償電極處發(fā)射的第二交流電場(chǎng)形成，其中所述第一交流電場(chǎng)及所述第二交流電場(chǎng)可耦合到所述接收電極中。當(dāng)物件進(jìn)入所述傳感器元件的所述觀察區(qū)時(shí)，在所述發(fā)射電極處發(fā)射的所述第一交流電場(chǎng)可耦合到所述接收電極中。甚至在所述傳感器元件的所述觀察區(qū)中不存在物件的情況下，在所述補(bǔ)償電極處發(fā)射的所述第二交流電場(chǎng)還可耦合到所述接收電極中。物件向傳感器元件的靠近可致使在所述發(fā)射電極處發(fā)射的所述第一交流電場(chǎng)耦合到所述接收電極中，其中所述第一交流電場(chǎng)是借助于所述物件耦合到所述接收電極中。通過(guò)借助于所述物件將在所述發(fā)射電極處發(fā)射的所述第一電交流場(chǎng)耦合到所述接收電極中，實(shí)際上將所述第一交流電場(chǎng)從在所述補(bǔ)償電極處發(fā)射的所述第二交流電場(chǎng)的范圍撤出。接著，實(shí)際上將所述第二交流電場(chǎng)“橋接”，即，所述第一交流電場(chǎng)不再因所述第二交流電場(chǎng)而刪除或不會(huì)因其發(fā)生的衰減較少。通過(guò)多路復(fù)用，所述電子電路的硬件組件的特別有利多種使用是可能的，因?yàn)獒槍?duì)數(shù)個(gè)傳感器元件僅需要提供一次所述電子電路中的信號(hào)路徑的部分。
所述電子電路可以使得以多路復(fù)用將第一交流電壓供應(yīng)到所述傳感器元件的每一發(fā)射電極、將第二交流電壓供應(yīng)到所述傳感器元件的每一補(bǔ)償電極且檢測(cè)流動(dòng)穿過(guò)所述傳感器元件的相應(yīng)接收電極的電流的方式配置，其中針對(duì)每一傳感器元件，所述第一交流電壓與所述第二交流電壓具有相同頻率且彼此相移。所述多路復(fù)用方法可為頻率多路復(fù)用方法，且被供應(yīng)到所述傳感器元件的所述發(fā)射電極的所述第一交流電壓可各自具有一不同頻率。所述電子電路的連接可借助于共用電導(dǎo)體與所述傳感器元件的所述接收電極耦合，其中所述電子電路以使得由在所述相應(yīng)接收電極中流動(dòng)的電流產(chǎn)生的總電流提交給頻率分析以便確定每一接收電極的表示所述相應(yīng)傳感器元件處的所述物件的存在的值的方式配置。所述多路復(fù)用方法可為時(shí)分方法，且所述電子電路可經(jīng)配置以給所述傳感器元件的所述發(fā)射電極一個(gè)接一個(gè)地供應(yīng)所述第一交流電壓。所述電子電路可經(jīng)配置以將流動(dòng)穿過(guò)所述傳感器元件的所述相應(yīng)接收電極的電流相加。所述電子電路可進(jìn)一步經(jīng)配置以使接收電極(在所述接收電極處未檢測(cè)電流)的電流漸弱。所述多路復(fù)用方法可為時(shí)分方法，且所述電子電路可經(jīng)配置以順序地檢測(cè)流動(dòng)穿過(guò)所述傳感器元件的所述相應(yīng)接收電極的電流且依據(jù)所述所檢測(cè)電流確定表示所述相應(yīng)傳感器元件處的所述物件的存在的值。所述電子電路可經(jīng)配置以將發(fā)射電極(所述發(fā)射電極未被供以所述第一交流電壓)及/或接收電極(在所述接收電極處未檢測(cè)電流)與所述電子電路的大量電位耦合。所述多路復(fù)用方法可為碼分多路復(fù)用方法，其中所述電子電路經(jīng)配置以每次用不同代碼編碼可供應(yīng)給所述傳感器元件的所述發(fā)射電極的所述第一交流電壓。所述電子電路可經(jīng)配置以對(duì)由流動(dòng)穿過(guò)所述相應(yīng)接收電極的電流產(chǎn)生的總電流進(jìn)行解碼以便確定每一接收電極的表示所述相應(yīng)傳感器元件處的所述物件的存在的值。所述電子電路可經(jīng)配置以每次給所述傳感器元件的所述補(bǔ)償電極供應(yīng)所述第一交流電壓的至少一部分。所述傳感器元件的所述補(bǔ)償電極可由共用補(bǔ)償電極形成，其中所述電子電路的連接經(jīng)提供用于連接所述共用補(bǔ)償電極。替代地或另外，所述傳感器元件的所述接收電極可由共用接收電極形成，其中所述電子電路的連接經(jīng)提供用于連接所述共用接收電極。替代地或另外，所述傳感器元件的所述發(fā)射電極可由共用發(fā)射電極形成，其中所述電子電路的連接經(jīng)提供用于連接所述共用發(fā)射電極。已發(fā)現(xiàn)由一共用發(fā)射電極、若干個(gè)接收電極及至少一個(gè)補(bǔ)償電極形成所述傳感器元件是有利的。所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極可形成為一共用補(bǔ)償電極或若干個(gè)補(bǔ)償電極。還提供一種用于確定坐落于傳感器元件的至少一個(gè)觀察區(qū)中的至少一個(gè)物件相對(duì)于所述傳感器元件的位置的方法，其中借助多路復(fù)用方法，檢測(cè)每一傳感器元件的指示·所述相應(yīng)觀察區(qū)中的所述物件的存在的電變量。傳感器元件可包括至少一個(gè)發(fā)射電極(SE)、至少一個(gè)接收電極(EE)及至少一個(gè)補(bǔ)償電極(KE)?？蓪⑺鲋辽僖粋€(gè)補(bǔ)償電極配置于所述傳感器元件的所述至少一個(gè)發(fā)射電極與所述至少一個(gè)接收電極之間。由在所述發(fā)射電極處發(fā)射的第一交流電場(chǎng)及在所述補(bǔ)償電極處發(fā)射的第二交流電場(chǎng)形成的交流電場(chǎng)構(gòu)成所述傳感器元件的所述觀察區(qū)?？蓪⑺龅谝唤涣麟妶?chǎng)及所述第二交流電場(chǎng)耦合到所述接收電極中。當(dāng)物件進(jìn)入所述傳感器元件的所述觀察區(qū)時(shí)，可將在所述發(fā)射電極處發(fā)射的所述第一交流電場(chǎng)耦合到所述接收電極中?？稍谒鏊鶛z測(cè)電變量之間執(zhí)行內(nèi)插以便確定所述至少一個(gè)物件相對(duì)于所述傳感器元件的經(jīng)內(nèi)插位置。將描述所述傳感器元件之間的鄰近關(guān)系的序號(hào)指派給每一傳感器元件是有利的，且其中所述內(nèi)插包括-檢測(cè)展示所述所檢測(cè)電變量的最高值的第一傳感器元件，-從直接鄰近傳感器元件檢測(cè)展示所述所檢測(cè)電變量的最高值的第二傳感器元件，及-依據(jù)所述第一及第二傳感器元件的所述序號(hào)且依據(jù)所述第一及第二傳感器元件的所述所檢測(cè)電變量的值，計(jì)算所述至少一個(gè)物件相對(duì)于所述傳感器元件的經(jīng)內(nèi)插位置?？筛鶕?jù)公式計(jì)算所述經(jīng)內(nèi)插位置(ηI · vl+n2 · v2) / (vl+v2)，其中nl為所述第一傳感器元件的序號(hào)，n2為所述第二傳感器元件的序號(hào)，vl為所述第一傳感器元件的所述所檢測(cè)電變量的值且v2為所述第二傳感器元件的所述所檢測(cè)電
變量的值。


由與圖式相關(guān)聯(lián)的以下說(shuō)明得出本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)及特性。所述圖式展示圖I具有用于多個(gè)傳感器元件的連接的傳感器電子電路，其中針對(duì)每一傳感器元件提供一對(duì)應(yīng)連接；圖2到4根據(jù)本發(fā)明的可與多個(gè)傳感器元件耦合的傳感器電子器件的實(shí)施例，且其中傳感器電子器件的若干個(gè)連接經(jīng)提供用于連接不同電容性傳感器元件的數(shù)個(gè)電極；圖5根據(jù)本發(fā)明的具有作為電容性滑動(dòng)控制件的多個(gè)傳感器元件的傳感器電子器件的應(yīng)用實(shí)例；圖6呈電容性旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器形式的另一應(yīng)用實(shí)例；圖7物件相對(duì)于多個(gè)傳感器元件的位置的內(nèi)插的實(shí)例；圖8用于確定物件相對(duì)于若干個(gè)傳感器元件的經(jīng)內(nèi)插位置的方法的流程圖；圖9根據(jù)本發(fā)明的傳感器電子器件的另一實(shí)施例，其中以頻率多路復(fù)用方法操作 傳感器兀件；圖10根據(jù)本發(fā)明的傳感器電子器件的再一實(shí)施例，其中通過(guò)時(shí)分方法操作傳感器元件的發(fā)射及補(bǔ)償電極且將接收電極的電流相加且在必要的情況下使所述電流漸弱；及圖11根據(jù)本發(fā)明的傳感器電子器件的再一實(shí)施例，其中傳感器元件各自具有可通過(guò)時(shí)分方法操作的數(shù)個(gè)發(fā)射電極。
具體實(shí)施例方式圖I展示根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)傳感器元件Zl及Z2連接到其的電子電路S的電容性傳感器系統(tǒng)。電子電路S將在下文中指定為傳感器電子單元S。所述兩個(gè)傳感器元件中的每一者包括一個(gè)發(fā)射電極SE、一個(gè)補(bǔ)償電極KE及一個(gè)接收電極EE。所述電極借助于傳感器電子器件與傳感器電子器件的連接A而耦合。發(fā)射電極SE各自被供以第一交流電壓，以使得從每一發(fā)射電極SE發(fā)射第一交流電場(chǎng)。兩個(gè)補(bǔ)償電極KE各自被供以第二交流電壓，以使得在每一補(bǔ)償電極KE處發(fā)射另一交流電場(chǎng)。優(yōu)選地，所述第二交流電壓相對(duì)于所述第一交流電壓相移。第一交流電壓可為(舉例來(lái)說(shuō))正弦信號(hào)，而第二交流電壓可為(舉例來(lái)說(shuō))矩形信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)還可具有矩形信號(hào)形式。第一及/或第二交流電壓可針對(duì)每一傳感器元件不同。還可將第一電交流電壓的一部分添加到第二交流電壓，以使得給補(bǔ)償電極KE供應(yīng)為第一交流電壓的一部分與第二交流電壓的一部分的和的電交流電壓。出于此目的，傳感器電子單元S中的對(duì)應(yīng)信號(hào)路徑可彼此耦合。向第二交流電壓添加第一交流電壓的僅一部分可通過(guò)最初將第一交流電壓傳導(dǎo)到衰減器而實(shí)現(xiàn)。替代地，發(fā)射電極SE及補(bǔ)償電極KE也可借助于衰減器而彼此耦合。在發(fā)射電極SE或補(bǔ)償電極KE處發(fā)射的交流電場(chǎng)耦合到接收電極EE中，以使得電流流動(dòng)穿過(guò)接收電極EE。流動(dòng)穿過(guò)接收電極EE的電流可由為傳感器電子單元S的組件的評(píng)估裝置檢測(cè)。舉例來(lái)說(shuō)，可以時(shí)分多路復(fù)用方法操作圖I中所示的傳感器元件Zl及Z2，S卩，每次兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2中的僅一者為活動(dòng)的。因此，傳感器電子單元S僅必須提供一個(gè)信號(hào)產(chǎn)生器，所述信號(hào)產(chǎn)生器的信號(hào)施加于發(fā)射電極SE或補(bǔ)償電極KE處。僅還需要提供一個(gè)評(píng)估裝置以評(píng)估或檢測(cè)在接收電極EE中流動(dòng)的電流。替代地，還可借助基于頻率的多路復(fù)用操作傳感器元件Zl、Z2，即，給第一傳感器物項(xiàng)Zl的發(fā)射電極及補(bǔ)償電極供應(yīng)其頻率不同于供應(yīng)給第二傳感器物項(xiàng)Z2的發(fā)射電極SE及補(bǔ)償電極KE的信號(hào)的信號(hào)。
圖2展示根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)電容性傳感器元件Zl及Z2連接到其的傳感器電子單元的電容性傳感器系統(tǒng)。所述兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2中的每一者包含一個(gè)發(fā)射電極SE、一個(gè)補(bǔ)償電極KE及一個(gè)接收電極EE。傳感器元件Z1、Z2還可各自包含數(shù)個(gè)發(fā)射電極SE及/或數(shù)個(gè)補(bǔ)償電極KE及/或數(shù)個(gè)接收電極EE，如根據(jù)圖2的實(shí)施例以及以下各圖中所描述的實(shí)施例中所描述。舉例來(lái)說(shuō)，傳感器元件可包含一發(fā)射電極、一補(bǔ)償電極及數(shù)個(gè)接收電極。傳感器元件還可包含數(shù)個(gè)發(fā)射電極、數(shù)個(gè)補(bǔ)償電極及一共用接收電極。傳感器電子單元S具有兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2的發(fā)射電極SE借助于共用主電線連接到其的連接。傳感器電子單元S具有兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2的補(bǔ)償電極KE借助于共用主電線連接到其的另一連接。傳感器電子單元S進(jìn)一步具有每次兩個(gè)傳感器元件Z1、Z2的一個(gè)接收電極EE連接到其的另外兩個(gè)連接器。兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2的發(fā)射電極SE各自被供以第一交流電壓，以使得從每一 發(fā)射電極SE發(fā)射交流電場(chǎng)。兩個(gè)補(bǔ)償電極KE各自被供以第二交流電壓U2,以使得在每一補(bǔ)償電極KE處發(fā)射另一交流電場(chǎng)。優(yōu)選地，被供應(yīng)到補(bǔ)償電極KE的第二交流電壓相對(duì)于供應(yīng)給發(fā)射電極SE的第一交流電壓相移。出于此目的，傳感器電子單兀S可提供信號(hào)產(chǎn)生器，所述信號(hào)產(chǎn)生器與發(fā)射電極SE連接到其的第一連接耦合，且所述信號(hào)產(chǎn)生器通過(guò)在補(bǔ)償電極KE連接到其的第二連接上方的移相器耦合。替代地，所述移相器還可提供于所述信號(hào)產(chǎn)生器與所述第一連接之間。傳感器電子單元S進(jìn)一步包含借助于多路復(fù)用器與接收電極EE連接到其的連接耦合的評(píng)估電路。因此，可順序地詢問(wèn)單個(gè)接收電極EE，即，可順序地檢測(cè)接收電極EE的電變量。接收電極的電變量可為在于發(fā)射電極SE及補(bǔ)償電極KE處發(fā)射的電交流場(chǎng)耦合到接收電極EE中的情況下流動(dòng)的電流。優(yōu)選地，以使得在發(fā)射電極SE處發(fā)射的交流場(chǎng)僅在物件進(jìn)入傳感器元件的觀察區(qū)的情況下耦合到接收電極EE中的方式選擇第一交流電壓U1及第二交流電壓U2。替代地，在正常狀態(tài)中可存在小的耦合以供系統(tǒng)監(jiān)視?？蓪⒈硎鞠鄳?yīng)傳感器元件Zl、Z2處的物件的存在的值賦予在相應(yīng)接收電極EE處檢測(cè)的電流。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將發(fā)射電極SE及補(bǔ)償電極KE連接到傳感器電子單元S的每一連接且通過(guò)檢測(cè)多路復(fù)用中的相應(yīng)接收電極EE處的電變量，可將所述傳感器電子單元處的連接器的數(shù)目維持為低。連接器的最大數(shù)目由傳感器元件的數(shù)目加上用于發(fā)射電極或補(bǔ)償電極的兩個(gè)連接器(即，連接器的數(shù)目=傳感器元件的數(shù)目+2)得出。由于接收電極EE順序地與傳感器電子單元的評(píng)估裝置耦合，因此甚至在傳感器元件Zl、Z2的所有發(fā)射電極SE或所有補(bǔ)償電極KE各自被供以相同第一交流電壓U1或相同第二交流電壓U2的情況下也可明確地識(shí)別每一傳感器元件。圖3展示根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2連接到其的傳感器電子單元S的另一實(shí)施例。根據(jù)圖3中所示的實(shí)施例，傳感器電子單元S針對(duì)每一發(fā)射電極SE提供一連接。傳感器電子單元S還針對(duì)每一補(bǔ)償電極KE提供一連接。然而，傳感器元件Z1、Z2的接收電極EE借助于共用主電線連接到傳感器電子單元S的特定連接。在圖3中所示的實(shí)施例的變化形式中，可給第一傳感器元件Zl的發(fā)射電極SE及第二傳感器兀件Z2的時(shí)分多路復(fù)用中的發(fā)射電極SE供應(yīng)第一電交流電壓Up還給第一傳感器元件Zl的補(bǔ)償電極KE及第二傳感器元件Z2的時(shí)分多路復(fù)用中的補(bǔ)償電極KE供應(yīng)第二交流電壓，優(yōu)選地，所述第二交流電壓相對(duì)于所述第一交流電壓相移。此處，所述第二交流電壓U2相對(duì)于所述第一交流電壓U1的相移可在移相器的幫助下完成。由于發(fā)射電極SE及補(bǔ)償電極KE各自被順序地供以對(duì)應(yīng)交流電壓，因此傳感器元件Zl、Z2的所有接收電極EE連接到其的傳感器電子單元S的評(píng)估裝置可進(jìn)行將所檢測(cè)傳感器信號(hào)精確歸屬到相應(yīng)傳感器元件Zl、Z2。在根據(jù)圖3的傳感器電子單元S的第二變化形式中，發(fā)射電極SE可各自被供以不同頻率的第一交流電壓。此處，相應(yīng)補(bǔ)償電極被供以相等頻率的第二交流電壓，所述第二交流電壓相對(duì)于所述第一交流電壓相移。相移可再次借助移相器完成。由于傳感器元件的發(fā)射電極SE及補(bǔ)償電極KE各自被供以不同頻率的交流電壓，因此在所述發(fā)射電極及所述補(bǔ)償電極中的每一者處還形成不同頻率的交流電場(chǎng)。由耦合于對(duì)應(yīng)接收電極EE中的所述交流電場(chǎng)產(chǎn)生的電流因此也具有一不同頻率。接收電極EE連接到其的連接處的頻譜可借助于頻率分析(例如快速傅里葉變換或GGrtzel算法)劃分成傳感器電子單元S的評(píng)估單元中的單頻分量?？稍俅螌⒁蝾l率分析產(chǎn)生的電流精確地指派給傳感器元件Z1、Z2。 在圖3中所示的傳感器電子單元的第三變化形式中，可由用代碼編碼的信號(hào)產(chǎn)生器提供交流信號(hào)，在所述信號(hào)產(chǎn)生器中所述代碼針對(duì)每一發(fā)射電極SE不同。將經(jīng)編碼交流信號(hào)供應(yīng)到所述發(fā)射電極。將相對(duì)于所述經(jīng)編碼交流信號(hào)相移的交流信號(hào)供應(yīng)到對(duì)應(yīng)補(bǔ)償電極?？稍俅谓柚谒龃a將傳感器電子單元S的入口處的信號(hào)解碼?？稍俅螌⒁蚪獯a產(chǎn)生的電流精確地指派給相應(yīng)傳感器元件Zl、Z2。在根據(jù)圖3的實(shí)施例中，對(duì)連接多個(gè)傳感器元件來(lái)說(shuō)必要的連接的最大數(shù)目由傳感器元件的數(shù)目加上一個(gè)連接(即，2x傳感器元件的數(shù)目+1)得出。圖4展示根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)傳感器元件Z1、Z2連接到其的傳感器電子單元S的實(shí)例。針對(duì)兩個(gè)傳感器元件Zl、Z2的每一發(fā)射電極SE，提供到傳感器電子單元S的一連接。補(bǔ)償電極KE借助于共用主電線連接到傳感器電子單元S的特定連接。兩個(gè)傳感器元件的接收電極EE也借助于共用主電線連接到傳感器電子單元S的特定連接。根據(jù)圖4中所示的實(shí)施例，可(舉例來(lái)說(shuō))以時(shí)分多路復(fù)用操作兩個(gè)傳感器元件ZU Z2，S卩，傳感器元件的發(fā)射電極SE各自被順序地供以電交流電壓。因此，在兩個(gè)發(fā)射電極SE處還順序地發(fā)射交流電場(chǎng)，所述交流電場(chǎng)耦合到相應(yīng)接收電極EE中以使得電流在所述相應(yīng)接收電極中流動(dòng)。通過(guò)給發(fā)射電極SE順序地供應(yīng)電交流電壓，可精確地將由評(píng)估裝置A檢測(cè)的電流指派給接收電極EE且因此還指派給傳感器元件。圖5展示具有傳感器電子單元S及多個(gè)傳感器元件的電容性傳感器裝置的應(yīng)用。圖5中所示的應(yīng)用為包括八個(gè)傳感器元件的電容性滑動(dòng)控制件SR，其中所述八個(gè)傳感器元件使用共用接收電極EE。傳感器元件到傳感器電子單元S的耦合大致對(duì)應(yīng)于圖3中所示的耦合。在此方面，傳感器電子單元S可實(shí)施關(guān)于圖3所描述的多路復(fù)用以便檢測(cè)或確立滑動(dòng)控制件SR處的手指的位置。如已關(guān)于圖2描述,在每一發(fā)射電極SE處發(fā)射第一交流電場(chǎng)且所述第一交流電場(chǎng)耦合到接收電極EE中。，在每一補(bǔ)償電極KE處還發(fā)射第二交流電場(chǎng)且所述第二交流電場(chǎng)耦合到接收電極EE中。接收電極EE處的經(jīng)耦合電交流場(chǎng)在其中產(chǎn)生可由傳感器電子單元S檢測(cè)并分析的電流。
對(duì)于電容性滑動(dòng)控制件SR或所述滑動(dòng)控制件的傳感器電子單元上的傳感器元件的連接，針對(duì)此處所示的八個(gè)傳感器元件必須在傳感器電子單元S處提供十七個(gè)連接器，對(duì)于接收電極EE的連接僅需要一個(gè)連接。此處，傳感器電子單元處置模擬前端(AFE)，所述模擬前端評(píng)估在接收電極EE處施加的信號(hào)及/或流動(dòng)到接收電極EE中的電流且轉(zhuǎn)換一個(gè)或一個(gè)以上數(shù)字信號(hào)并供應(yīng)微控制器μ C。所述微控制器可處理數(shù)字信號(hào)且基于結(jié)果可在與所述電容性滑動(dòng)控制件耦合的電裝置中誘導(dǎo)動(dòng)作。如果手指沿滑動(dòng)控制件SR移動(dòng)，則手指影響相應(yīng)電交流場(chǎng)，此致使接收電極EE處的電流改變。此電流改變由傳感器電子單元S評(píng)估，在傳感器電子單元S中通過(guò)評(píng)估(如已關(guān)于圖3描述)可確定手指相對(duì)于滑動(dòng)控制件SR的位置。在此方面，手指不必要觸摸傳感器元件。手指沿電容性滑動(dòng)控制件在傳感器元件的觀察區(qū)中移動(dòng)就夠了。由于可通過(guò)適當(dāng)選擇多路復(fù)用方法非?？拷舜说牟贾脗鞲衅髟?，因此可提供非常緊湊的電容性滑動(dòng)控制件SR，然而其包括高分辨率，即，可特別 清晰地定義手指相對(duì)于滑動(dòng)控制件SR的位置。此情況是可能的，因?yàn)橥ㄟ^(guò)適當(dāng)選擇避免多路復(fù)用傳感器元件的交互或因此由傳感器電子單元S辨識(shí)所述交互。還可檢測(cè)數(shù)個(gè)手指在滑動(dòng)控制件上的位置。出于此目的，其經(jīng)提供以將入口(接收電極連接在此入口處)處的傳感器信號(hào)引導(dǎo)到信號(hào)分析。舉例來(lái)說(shuō)，在應(yīng)用頻率多路復(fù)用的情形中，所述信號(hào)分析可將傳感器信號(hào)分解成具有振幅的頻率分量。依據(jù)所述頻率分量的振幅，可推導(dǎo)出是僅一個(gè)手指(振幅僅呈現(xiàn)一個(gè)峰值)還是數(shù)個(gè)手指(振幅呈現(xiàn)數(shù)個(gè)峰值)放置于電容性滑動(dòng)控制件上。替代地，圖5中所示的滑動(dòng)控制件還可實(shí)施有一發(fā)射電極、一補(bǔ)償電極及多個(gè)接收電極。圖6中展示具有傳感器電子單元S及連接到傳感器電子單元S的多個(gè)傳感器元件的電容性傳感器的另一應(yīng)用。在此情形中，所述電容性傳感器為電容性旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器。此處，傳感器元件的連接再次對(duì)應(yīng)于圖3中所示的實(shí)施例，即，所述傳感器元件具有共用接收電極ΕΕ。此處，傳感器電子單元S再次具有用于傳感器元件到傳感器電子單元S的連接的十七個(gè)連接器，因?yàn)殡娙菪孕D(zhuǎn)調(diào)節(jié)器設(shè)置有八個(gè)傳感器元件。替代地，圖6中所示的旋轉(zhuǎn)控制件還可實(shí)施有一發(fā)射電極、一補(bǔ)償電極及若干個(gè)接收電極。為了實(shí)現(xiàn)手指相對(duì)于多個(gè)傳感器元件的位置的甚至更佳分辨率，使用本發(fā)明所提供的內(nèi)插方法是有利的。圖7中展示線性內(nèi)插方法的結(jié)果，所述結(jié)果展示針對(duì)八個(gè)傳感器元件手指相對(duì)于所述八個(gè)傳感器元件的位置的內(nèi)插。沿X軸，基于序號(hào)應(yīng)用八個(gè)傳感器元件。優(yōu)選地，傳感器元件的鄰近關(guān)系由序號(hào)定義，即(舉例來(lái)說(shuō))，具有序號(hào)4的傳感器元件具有有序號(hào)3或有序號(hào)5的傳感器元件作為直接鄰居。在Y軸上，應(yīng)用針對(duì)相應(yīng)傳感器元件所檢測(cè)的離散信號(hào)值。舉例來(lái)說(shuō)，所述信號(hào)值可對(duì)應(yīng)于相應(yīng)傳感器元件的接收電極EE中的電流。此處，圖7中所示的標(biāo)志M對(duì)應(yīng)于物件相對(duì)于八個(gè)傳感器元件的經(jīng)內(nèi)插位置。這八個(gè)傳感器元件可為關(guān)于圖5或關(guān)于圖6所示的所述八個(gè)傳感器元件。如從圖7可認(rèn)識(shí)到，可明顯增加對(duì)位置確定的分辨率，以使得除已與圖5 —起描述的能夠特別靠近彼此地布置所述傳感器元件的可能性之外，甚至還可進(jìn)一步加強(qiáng)所述分辨率且還可提供仍更精確電容性滑動(dòng)控制器。此處，替代所示線性內(nèi)插方法，還可提供較高級(jí)內(nèi)插方法，例如，二乘內(nèi)插或樣條內(nèi)插。圖8中以流程圖的形式展示根據(jù)本發(fā)明的線性內(nèi)插方法的實(shí)例。在第一步驟SI中，確定單個(gè)傳感器元件之間的相鄰關(guān)系，即，向每一傳感器元件指派一序號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，在電容性傳感器或傳感器電子單元S的初始化過(guò)程期間可執(zhí)行一次此第一步驟SI。還可將所述序號(hào)存儲(chǔ)于傳感器電子單元中的非易失性存儲(chǔ)器中。當(dāng)所述傳感器正在工作時(shí)，詢問(wèn)所有傳感器元件的傳感器值，S2。傳感器值可指示相應(yīng)傳感器元件的觀察區(qū)中的物件的存在。舉例來(lái)說(shuō)，觀察區(qū)中的物件的存在可為物件到傳感器元件的距離?？蓪⑺儐?wèn)傳感器值存儲(chǔ)于評(píng)估裝置中以供在一存儲(chǔ)裝置中或在數(shù)個(gè)寄存器中進(jìn)一步處理。在另一步驟S3中，確定展不最聞傳感器值(例如最聞電流)的傳感器兀件。針對(duì)此所檢測(cè)傳感器元件，緩沖序號(hào)及傳感器值。在下一步驟S4中，確定展示最高傳感器值的鄰近傳感器。在圖7中的實(shí)例中，具有序號(hào)6的傳感器元件為展示最大傳感器值(即，45)的傳感器元件。因此，鄰近于具有序號(hào)6的傳感器兀件的傳感器兀件為具有序號(hào)5及7的傳感器兀件。從具有序號(hào)5及7的傳感器元件中選擇展示最大傳感器值的傳感器元件，即選擇具有序號(hào)5的傳感器元件。針對(duì)所檢測(cè)鄰近傳感器元件，也在存儲(chǔ)裝置中緩沖序號(hào)及傳感器值。在下一步驟S5中，現(xiàn)在確定或計(jì)算經(jīng)內(nèi)插位置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可基于以下公式計(jì)算經(jīng)內(nèi)插位置
權(quán)利要求
1.一種具有用于多個(gè)傳感器元件(Z1、Z2)的多個(gè)連接(A)的電子電路(S)，其中 所述電子電路(S)的所述連接(A)可與形成傳感器元件(Z1、Z2)的至少一個(gè)發(fā)射電極(SE)、至少一個(gè)接收電極(EE)及至少一個(gè)補(bǔ)償電極(KE)耦合，其中所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極(KE)可與所述至少一個(gè)接收電極(EE)電容性耦合，其中所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極(KE)布置于所述傳感器元件的所述至少一個(gè)發(fā)射電極(SE)與所述至少一個(gè)接收電極(EE)之間，且其中所述傳感器元件處的至少一個(gè)交流電場(chǎng)形成所述傳感器元件的觀察區(qū)，且 其中所述電子電路(S)經(jīng)配置以借助至少一種多路復(fù)用方法來(lái)檢測(cè)所述傳感器元件(Z1、Z2)的至少一個(gè)觀察區(qū)中的物件的存在且將所述傳感器元件彼此區(qū)分。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電子電路，其中所述傳感器元件處的所述至少一個(gè)電交流場(chǎng)由在所述發(fā)射電極(SE)處發(fā)射的第一交流電場(chǎng)及在所述補(bǔ)償電極(KE)處發(fā)射的第二交流電場(chǎng)形成，其中所述第一交流電場(chǎng)及所述第二交流電場(chǎng)可耦合到所述接收電極(EE)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子電路，其中當(dāng)物件進(jìn)入所述傳感器元件的所述觀察區(qū)時(shí)，在所述發(fā)射電極(SE)處發(fā)射的所述第一交流電場(chǎng)可耦合到所述接收電極(EE)中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述電子電路⑶是以所述多路復(fù)用方法配置以 將第一交流電壓(U1)供應(yīng)到所述傳感器元件(Z1、Z2)的每一發(fā)射電極(SE)， 將第二交流電壓(U2)供應(yīng)到所述傳感器元件(Z1、Z2)的每一補(bǔ)償電極(KE)，及 檢測(cè)所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述相應(yīng)接收電極(EE)處的電流， 其中針對(duì)每一傳感器元件(Z1、Z2)，所述第一交流電壓(U1)與所述第二交流電壓(U2)具有相同頻率且彼此相移。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子電路，其中所述多路復(fù)用方法為頻率多路復(fù)用方法，且被供應(yīng)到所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述發(fā)射電極(SE)的所述第一交流電壓(U1)每次包括一不同頻率(f)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子電路，其中所述電子電路⑶的連接㈧可借助于共用主電線與所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述接收電極(EE)耦合，且其中所述電子電路將由在所述相應(yīng)接收電極(EE)中流動(dòng)的所述電流產(chǎn)生的總電流提交給頻率分析以便確定每一接收電極(EE)的值，所述值表示所述對(duì)應(yīng)傳感器元件處的所述物件的所述存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述多路復(fù)用方法為時(shí)分方法，且其中所述電子電路(S)經(jīng)配置以給所述傳感器元件(Zl、Z2)的所述發(fā)射電極(SE)順序地供應(yīng)所述第一交流電壓(U1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到6中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述多路復(fù)用方法為時(shí)分方法，且其中所述電子電路(S)經(jīng)配置以順序地檢測(cè)流動(dòng)穿過(guò)所述傳感器元件(Zl、Z2)的所述相應(yīng)接收電極(EE)的所述電流且依據(jù)所述所檢測(cè)電流確定表示所述相應(yīng)傳感器元件處的所述物件的所述存在的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4到8中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述多路復(fù)用方法為碼分多路復(fù)用方法，且其中所述電子電路(S)經(jīng)配置以每次用不同代碼編碼供應(yīng)給所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述發(fā)射電極(SE)的所述第一交流電壓(U1)15
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子電路，其中所述電子電路⑶經(jīng)配置以將由流動(dòng)穿過(guò)所述相應(yīng)接收電極(EE)的所述電流產(chǎn)生的所述總電流提交給解碼過(guò)程以便確定每一接收電極(EE)的值，所述值表示所述相應(yīng)傳感器元件處的所述物件的所述存在。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述補(bǔ)償電極(KE)借助于共用補(bǔ)償電極形成，其中所述電子電路⑶的連接㈧經(jīng)提供用于連接所述共用補(bǔ)償電極。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述接收電極(EE)借助于共用接收電極形成，其中所述電子電路⑶的連接㈧經(jīng)提供用于連接所述共用接收電極。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述傳感器元件(Z1、Z2)的所述發(fā)射電極(SE)借助于共用發(fā)射電極形成，其中所述電子電路⑶的連接㈧經(jīng)提供用于連接所述共用發(fā)射電極。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一權(quán)利要求所述的電子電路，其中所述傳感器元件(Z1、Z2)借助于共用發(fā)射電極、若干個(gè)接收電極及至少一個(gè)補(bǔ)償電極形成，其中所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極形成為一共用補(bǔ)償電極或若干個(gè)補(bǔ)償電極。
15.一種用于確定傳感器元件(Z1、Z2)的至少一個(gè)觀察區(qū)中的至少一個(gè)物件相對(duì)于所述傳感器元件(Zl、Z2)的位置的方法，其中借助多路復(fù)用方法，針對(duì)每一傳感器元件(Z1、Z2)檢測(cè)指示所述相應(yīng)觀察區(qū)中的所述物件的存在的電變量，其中傳感器元件包括至少一個(gè)發(fā)射電極(SE)、至少一個(gè)接收電極(EE)及至少一個(gè)補(bǔ)償電極(KE)，且其中將所述至少一個(gè)補(bǔ)償電極(KE)布置于所述傳感器元件的所述至少一個(gè)發(fā)射電極(SE)與所述至少一個(gè)接收電極(EE)之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中借助于在所述發(fā)射電極(SE)處發(fā)射的第一交流電場(chǎng)及在所述補(bǔ)償電極(KE)處發(fā)射的第二交流電場(chǎng)形成的交流電場(chǎng)構(gòu)成所述傳感器元件的所述觀察區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將所述第一交流電場(chǎng)及所述第二交流電場(chǎng)耦合到所述接收電極(EE)中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中當(dāng)物件進(jìn)入所述傳感器元件的所述觀察區(qū)時(shí)，將在所述發(fā)射電極(SE)處發(fā)射的所述第一交流電場(chǎng)耦合到所述接收電極(EE)中。
19.根據(jù)權(quán)利要求15到18中任一權(quán)利要求所述的方法，其中在所述所檢測(cè)電變量之間實(shí)施內(nèi)插以便確定所述至少一個(gè)物件相對(duì)于所述傳感器元件(Z1、Z2)的經(jīng)內(nèi)插位置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有用于多個(gè)傳感器元件的多個(gè)連接的電子電路，其中所述電子電路經(jīng)配置以借助至少一種多路復(fù)用方法來(lái)檢測(cè)所述傳感器元件的至少一個(gè)觀察區(qū)中的物件的存在且區(qū)分所述傳感器元件。還提供一種用于確定坐落于傳感器元件的至少一個(gè)觀察區(qū)中的至少一個(gè)物件相對(duì)于所述傳感器元件的位置的方法，其中借助多路復(fù)用方法，檢測(cè)每一傳感器元件的指示所述相應(yīng)觀察區(qū)中的所述物件的存在的電變量。
文檔編號(hào)G06F3/044GK102918482SQ201080061185
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者克勞斯·卡爾特納, 霍爾格·斯特芬斯 申請(qǐng)人:微晶片科技德國(guó)第二公司