[發(fā)明專利]聚集的電容傳感

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580054422.X
• 申請日: 2015-09-16
• 公開（公告）號: CN106796467A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·溫格特
• 申請（專利權(quán)）人: 美國亞德諾半導(dǎo)體公司
• 主分類號: G06F3/041
• 分類號: G06F3/041;G06F3/044
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 申發(fā)振

相關(guān)申請的交叉引用

該專利申請要求2011年10月7日提交的名稱為“聚集的電容傳感”的美國臨時專利申請No.62/060,884的優(yōu)先權(quán)和/或獲得優(yōu)先權(quán)。該臨時專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子領(lǐng)域，特別是電容傳感領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電容器是具有兩個導(dǎo)電板和兩個導(dǎo)電板之間的電場的電子部件。當(dāng)板充電時，電容器在兩個板之間靜電存儲能量。電容器的特征在于其電容，其涉及每個板上的電荷量除以板之間的電壓電位差。電容傳感是一種測量電容變化的技術(shù)，并使用改變來推斷電動式傳感器附近的環(huán)境信息。

發(fā)明內(nèi)容

電容傳感可用于測量空間的靜電特征。基本電容傳感可是模糊的。例如，產(chǎn)生簡單電場的電容式傳感器的分辨率不是很高，并且對簡單電場的響應(yīng)也不是很高。在使用許多電容式傳感器和特定組的激勵信號激勵電容式傳感器時，電容式傳感器可以產(chǎn)生專門的靜電場。因為專門的靜電場提供了不同的空間視角，所以可以從響應(yīng)那些專門的靜電場的測量進行增強推斷。選擇某些專門的靜電場可以讓電容式傳感器對空間的聚集區(qū)域進行傳感。用各種靜電場重復(fù)步驟可以使電容式傳感器對空間的多個聚集區(qū)域進行增強推斷，從而提高電容傳感器的分辨率

附圖說明

為了更全面地了解本公開及其特征和優(yōu)點，參考結(jié)合附圖進行的以下描述，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同的部分，其中：

圖1根據(jù)本公開的一些實施方案示出了使用由特定組的激勵信號激勵的電容式傳感器產(chǎn)生的示意性靜電場；

圖2顯示了根據(jù)本公開的一些實施方案使用由不同組的激勵信號激勵的電容式傳感器產(chǎn)生的一些示意性靜電場的組合；

圖3示出根據(jù)本公開的一些實施方案使用不同靜電場以進行聚集在空間的區(qū)域中的強化推斷；

圖4示出了根據(jù)本公開的一些實施方案聚集的電容傳感的示例性系統(tǒng)；

圖5示出根據(jù)本公開的一些實施方案使用電容式傳感器用于空間的聚集電容傳感的示例性方法的流程圖；

圖6是根據(jù)本公開的一些實施方案使用電容式傳感器用于空間的聚集的電容傳感的另一示例性方法的流程圖；

圖7-28示出根據(jù)本公開的一些實施方案提供聚集電容傳感的電容式傳感器的各種布置和設(shè)計。

具體實施方式

理解電容傳感

電容傳感非常多用途。電容式傳感器通常檢測任何導(dǎo)電的，甚至最小導(dǎo)電的或具有不同于空氣的電介質(zhì)，例如人的手或手指的一部分。另外，靜電效應(yīng)存在于環(huán)境中的許多地方，例如，物體之間，材料內(nèi)部等等。由于這些原因，電子設(shè)計人員在許多應(yīng)用中使用電容傳感來傳感環(huán)境，例如檢測接近度或移動物體、濕度、液位等等。

在激勵信號對電容式傳感器(例如電極)充電時，電容式傳感器成為虛擬電容器的兩塊板之一。當(dāng)物體靠近用作虛擬電容器的第二板的電容式傳感器時，可以由電容式傳感器檢測存在于電容式傳感器上的電荷的虛擬電容，并由電容傳感控制器測量。電容傳感控制器是一種電子設(shè)備，其可以包括模擬前端(通常具有電容到數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，其被配置為測量由電容式傳感器觀察到的虛擬電容，并將模擬測量轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。一些電容傳感控制器可以為每個電容式傳感器產(chǎn)生高達(dá)16位或更高的高分辨率電容測量數(shù)據(jù)，電容傳感控制器還可以為電容式傳感器提供激勵信號。通常，電容傳感控制器可以具有可連接多個電容式傳感器的多個輸入引腳。

通過激發(fā)電容式傳感器以產(chǎn)生電場并傳感電場中的干擾，電容式傳感器可以傳感物體何時相對于傳感器移動。具體地，電容傳感已經(jīng)與觸摸屏一起使用一段時間，以允許用戶通過移動設(shè)備的屏幕提供用戶輸入，而不使用物理按鈕。在一些應(yīng)用中，大面積/皮膚上的電容傳感甚至可以用于感應(yīng)手柄或手感。電容傳感的這些應(yīng)用中的許多已經(jīng)相當(dāng)限于激活按鈕，檢測姿勢或手勢，測量接近度等。電容傳感的這些應(yīng)用中的限制可歸因于電容傳感通常是“模糊的”，即使電容式傳感器的分辨率不是很高，即使使用多于一臺電容式傳感器。使用電容傳感衍生高分辨率環(huán)境的挑戰(zhàn)仍然存在挑戰(zhàn)。

如何提取有關(guān)空間的更多信息

使用電容傳感提取有關(guān)環(huán)境的更多信息的一種可能的方法是在環(huán)境中的興趣空間(這里稱為“空間”)上進行更多的測量。進行更多的測量可以收集關(guān)于空間的更多或附加信息，而不僅僅是進行一次測量。然而，進行額外的測量并不是微不足道的。重復(fù)完全相同的空間測量可能不會提供大量的其他信息。