DE102007049559A1

DE102007049559A1 - Capacitive position sensor

Info

Publication number: DE102007049559A1
Application number: DE102007049559A
Authority: DE
Inventors: Harald Philipp
Original assignee: Individual
Current assignee: Neodron Ltd
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: GB2443296A8; DE102007049559B4; GB2443296A; JP2008141733A; GB0719727D0; GB0620939D0; GB2443296B

Abstract

Ein kapazitiver Positionssensor (10) weist einen Erfassungspfad (20) zum Einstellen eines Parameters auf einen gewünschten Wert innerhalb eines Bereichs auf. Der Sensor weist einen ersten Betriebsmodus auf, in welchem ein Parameter ungefähr auf einen gewünschten Wert (Fig. 3) eingestellt werden kann, und weist einen zweiten Modus auf, in welchem der Wert auf den exakten Betrag (Fig. 4) verfeinert werden kann. In dem ersten Modus wird der vollständige Bereich der möglichen Werte (beispielsweise 0-300°C) auf den Erfassungspfad abgebildet und die Berührung (30) eines Benutzers wählt einen Wert (beispielsweise 175°C) innerhalb des vollständigen Bereichs gemäß seiner Position entlang dem Erfassungspfad aus. In dem zweiten Modus wird eine feinere Einstellung bereitgestellt, indem entweder ein engerer Unter-Bereich des vollständigen Bereichs auf den Erfassungspfad (beispielsweie 150-200°C) abgebildet wird oder indem eine inkrementale Einstellung des Parameters von einem anfänglich in dem ersten Modus eingestellten Wert ermöglicht wird, wobei jede inkrementale Einheit der Einstellung durch das Objekt, wenn es über eine vorbestimmte Schwellenwertverlagerung entlang dem Erfassungspfad verlagert wird, ausgelöst wird. Das Schalten von dem ersten Modus in den zweiten Modus wird ausgelöst, wenn die Bewegungsverlagerung des Objektes entlang dem Erfassungspfad von dem ersten Berührungspunkt einen minimalen Schwellenwert überschreitet. Dies schafft für den Benutzer einen intuitiven ...A capacitive position sensor (10) has a detection path (20) for setting a parameter to a desired value within a range. The sensor has a first mode of operation in which a parameter can be set approximately to a desired value (Figure 3), and has a second mode in which the value can be refined to the exact amount (Figure 4). In the first mode, the full range of possible values (eg, 0-300 ° C) is mapped onto the detection path, and the user's touch (30) selects a value (eg, 175 ° C) within the full range according to its position along the detection path out. In the second mode, a finer adjustment is provided by either mapping a narrower sub-range of the full range to the detection path (e.g., 150-200 ° C) or by allowing incremental adjustment of the parameter from a value initially set in the first mode with each incremental unit of adjustment being triggered by the object as it is displaced beyond a predetermined threshold displacement along the detection path. The switching from the first mode to the second mode is triggered when the movement displacement of the object along the detection path from the first touch point exceeds a minimum threshold. This creates an intuitive user interface.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft kapazitive Positionssensoren und insbesondere betrifft die Erfindung kapazitive Positionssensoren zum Nachweis der Position eines Objektes entlang eines gekrümmten Pfades.The The invention relates to capacitive position sensors, and more particularly The invention relates to capacitive position sensors for detection the position of an object along a curved path.

Kapazitive Positionssensoren sind bei Mensch-Schnittstellen und auch zur Erfassung von Materialverlagerungen in Verbindung mit Steuerungen und Vorrichtungen, Mechanismen und Maschinen und dem Computerwesen einsetzbar.capacitive Position sensors are at human interfaces and also for capture of material displacements in connection with controls and devices, Mechanisms and machines and the computer system can be used.

Kapazitive Positionssensoren im allgemeinen werden in letzter Zeit als Mensch-Schnittstellen und zur Maschinensteuerung zunehmend gebräuchlich und akzeptiert. Im Bereich der Haushaltsgeräte ist es inzwischen ziemlich gebräuchlich, kapazitive Berührungssteuerungen zu finden, die durch Glas- oder Kunststoffkonsolen betreibbar sind. Diese Sensoren werden zunehmend durch die Schrift US 6,452,514 typisiert, welche einen Matrixsensoransatz beschreibt, der Ladungstransferprinzipien einsetzt. Elektrische Vorrichtungen, wie z. B. TV-Geräte, Waschmaschinen und Herde besitzen zunehmend kapazitive Sensorsteuerungen zum Einstellen verschiedener Parameter, z. B. der Lautstärke, der Zeit und der Temperatur.Capacitive position sensors in general are becoming increasingly popular and accepted recently as human interfaces and machine control. In the field of household appliances, it is now quite common to find capacitive touch controls that are operable by glass or plastic consoles. These sensors are increasingly being typed US 6,452,514 which describes a matrix sensor approach that uses charge transfer principles. Electrical devices, such. As TVs, washing machines and stoves increasingly have capacitive sensor controls for setting various parameters, eg. As the volume, time and temperature.

Aufgrund der wachsenden Marktnachfrage nach kapazitiven Berührungssteuerungen gibt es einen wachsenden Bedarf für niedrigere Kosten pro Funktion sowie für eine größere Flexibilität in der Verwendung und Konfiguration. Es existiert eine beträchtliche Nachfrage nach neuen Mensch-Schnittstellen-Technologien, welche, zum richtigen Preis, die technischen Defizite elektromechanischer Steuerungen auf der einen Seite und die Kosten von Berührungsbildschirmen oder anderer Exoten überwinden können.by virtue of the growing market demand for capacitive touch controls There is a growing need for lower cost per function also for greater flexibility in the Use and configuration. There is a considerable amount Demand for new human-interface technologies, which, for the right one Price, the technical deficiencies of electromechanical controls on the one hand and the cost of touch screens or others Overcome the exotic can.

Die EP 1273851A2 offenbart eine Vorrichtung zur Anpassung von Temperatureinstellungen, Leistungseinstellungen oder anderer Parameter eines Kochgerätes. Die Vorrichtung umfasst einen Streifensensor, welcher linear, gekrümmt oder kreisförmig sein kann und ein kapazitiver Berührungssensor oder irgendeine andere Form eines Berührungssensors sein kann. Eine lineare Anzeige ist parallel zum Sensor angeordnet. Der kapazitive Berührungssensor ist auf die Berührung eines Fingers empfindlich und der Anzeigestreifen besteht aus mehreren Anzeigesegmenten, welche erleuchten, um die gegenwärtige Berührungssituation, wie sie durch eine Fingerberührung auf dem kapazitiven Berührungsbildschirm definiert wird, anzuzeigen. Eine vorbestimmte Kalibrierungskurve, die sich auf einen Parameter, der eingestellt werden soll, bezieht, wird auf dem Streifen abgebildet, wobei sich der Bereich von einem Minimalwert bis zu einem Maximalwert erstreckt. Der Minimalwert kann einem Aus-Zustand des Haushaltsgerätes entsprechen. Zusätzliche Betriebsmodi können dem Anpassungsstreifen zugeordnet sein, um dem Sensorstreifen neue Funktionen zuzuschreiben. Diese können durch eine Berührung der Anzeige für eine gewisse Zeit ausgewählt werden. Zum Beispiel kann ein erster zusätzlicher Modus durch Berührung für 5 Sekunden und ein zweiter zusätzlicher Modus durch Berührung für 10 Sekunden angewählt werden. Einer der zusätzlichen Betriebsmodi ist ein Zoom-Modus, welcher die Feinanpassung des Parameterwertes bereitstellt. Der Zoom-Betriebsmodus kann durch eine Kontaktzeit von zum Beispiel 10 Sekunden aktiviert werden. Im Zoom-Modus wird eine zusätzliche Digitalanzeige aktiviert, um den gegenwärtigen numerischen Wert des Parameters, der angepasst wird, anzuzeigen. Im Zoom-Modus wird nur ein Bruchteil (z. B. 10%) des ursprünglichen Anpassungsbereichs auf dem Anpassungsstreifen abgebildet, so dass die Bewegung eines Fingers über die vollständige Länge des Sensorstreifens von links nach rechts (oder rechts nach links) nur die gegenwärtige Einstellung des Parameterwertes erhöhen (reduzieren) wird, wodurch eine feinere Anpassung geschaffen wird. Während dieser Feinanpassung behält der Anzeigestreifen seine ursprüngliche Funktion als ein relativer Indikator des vollständigen Bereiches zwischen den Minimal- und Maximalwerten bei.The EP 1273851A2 discloses a device for adjusting temperature settings, power settings or other parameters of a cooking appliance. The device includes a strip sensor, which may be linear, curved or circular and may be a capacitive touch sensor or any other form of touch sensor. A linear display is arranged parallel to the sensor. The capacitive touch sensor is sensitive to the touch of a finger and the display strip is comprised of a plurality of display segments which illuminate to indicate the current touch situation as defined by a finger touch on the capacitive touch screen. A predetermined calibration curve relating to a parameter to be adjusted is displayed on the strip, the range extending from a minimum value to a maximum value. The minimum value may correspond to an off state of the household appliance. Additional modes of operation may be associated with the adjustment strip to add new functionality to the sensor strip. These can be selected by touching the display for a certain time. For example, a first additional mode may be selected by touching for 5 seconds and a second additional mode by touching for 10 seconds. One of the additional operating modes is a zoom mode which provides fine adjustment of the parameter value. The zoom operation mode can be activated by a contact time of, for example, 10 seconds. In zoom mode, an additional digital display is activated to display the current numerical value of the parameter being adjusted. In Zoom mode, only a fraction (eg, 10%) of the original adjustment range is mapped to the adjustment strip, so moving a finger across the full length of the sensor strip from left to right (or right to left) only reflects the current setting increase (reduce) the value of the parameter, thereby providing a finer adjustment. During this fine adjustment, the display strip retains its original function as a relative indicator of the full range between the minimum and maximum values.

Allgemeiner sind lineare, gekrümmte und kreisförmige Sensorstreifen zur Anpassung von Herdeinstellungen seit vielen Jahren, wie zum Beispiel durch die US4121204 (resistiver oder kapazitiver Sensor), die DE19645907A1 (kapazitiver Sensor), die DE19903300A1 (resistiver Sensor) und die EP1602882A1 (optischer Sensor), bekannt.More generally, linear, curved and circular sensor strips have been used to adjust hearth settings for many years, such as through the US4121204 (resistive or capacitive sensor), the DE19645907A1 (capacitive sensor), the DE19903300A1 (resistive sensor) and the EP1602882A1 (optical sensor), known.

Die WO2006/133976A1 , die WO2007/006624A1 und die WO2007/023067A1 sind aktuellere Beispiele der Entwicklung von berührungsempfindlichen Steuerungsstreifen für Haushaltsgeräte, die kapazitive Sensoren verwenden. Diese drei Patentanmeldungen wurden vor dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung eingereicht, aber erst nach dem Prioritätsdatum der vorliegenden Anmeldung publiziert. Insbesondere offenbaren die WO2006/133976A1 und die WO2007/023067A1 Sensoren mit einer Zoom-Funktion ähnlich zu der oben beschriebenen EP1273851A2 offen, welche zur Einstellung eines Timers verwendet wird.The WO2006 / 133976A1 , the WO2007 / 006624A1 and the WO2007 / 023067A1 are more recent examples of the development of touch-sensitive control strips for home appliances using capacitive sensors. These three patent applications were filed prior to the priority date of the present application, but were not published until after the priority date of the present application. In particular, they disclose WO2006 / 133976A1 and the WO2007 / 023067A1 Sensors with a zoom function similar to the one described above EP1273851A2 open, which is used to set a timer.

Die WO2006/133976A1 stellt einen Anpassungsstreifen mit zwei Betriebsmodi bereit. Im ersten Modus wird der volle Parameterwertbereich über dem Sensorstreifen abgebildet; z. B. 0 bis 99 Minuten in einer Timerfunktion. Wenn ein Anwender wünscht, den Timer auf 30 Minuten zu setzen, berührt er den Streifen ungefähr auf einem drittel Weg seiner Länge. Angenommen ein Parameterwert von 34 Minuten wird durch den kapazitiven Sensor erfasst und dem Anwender auf einer numerischen Anzeige angezeigt. Sobald der Initialwert eingestellt ist, wird die Wirkung der Berührung des Sensorfeldes automatisch in einen zweiten Modus gewechselt, in welchem der Parameter wert vom anfänglich ausgewählten Wert um einen Betrag, der von dem von dem Finger entlang dem Sensorstreifen zurückgelegten Abstand abhängt, fein reduziert (oder erhöht) wird. In dem Beispiel kann der Benutzer dann seinen Finger von rechts nach links gleiten lassen, um die Zeit von 34 Minuten auf die gewünschten 30 Minuten unter Verwendung der Anzeige zur visuellen Rückmeldung zu reduzieren. Auf diese Weise kann der Benutzer eine anfänglich grobe Anwahl des gewünschten Parameterwerts mit einer Zeige- und Berührungshandlung durchführen, und diese dann auf den exakten gewünschten Wert durch ein Fingergleiten verfeinern.The WO2006 / 133976A1 provides an adjustment strip with two modes of operation. In the first mode, the full parameter value range is mapped above the sensor strip; z. B. 0 to 99 minutes in a timer function. If a user wishes To set the timer to 30 minutes, it touches the strip about a third way of its length. Assuming a parameter value of 34 minutes is detected by the capacitive sensor and displayed to the user on a numerical display. Once the initial value is set, the effect of touching the sensor array is automatically changed to a second mode in which the parameter value finely reduces (or.) From the initially selected value by an amount that depends on the distance traveled by the finger along the sensor strip increased). In the example, the user may then slide his finger from right to left to reduce the time from 34 minutes to the desired 30 minutes using the visual feedback display. In this way, the user can perform an initial coarse selection of the desired parameter value with a pointing and touching action, and then refine it to the exact desired value by a finger slide.

Die WO2007/023067A1 stellt einen Anpassungsstreifen mit zwei Betriebsmodi bereit, welche zwischen der Abbildung des vollständigen Parameterwertbereichs über den Sensorstreifen und einem Teilbereich schalten, der ausgewählt wird, um den Unterbereich der Parameterwerte, zwischen welchen der Parameter am häufigsten durch den Benutzer eingestellt wird, zu zeigen. Das Beispiel einer Einstellung des Timers eines Herdes wird angeführt.The WO2007 / 023067A1 provides an adjustment strip with two modes of operation that switch between mapping the full parameter value range across the sensor strip and a portion selected to show the subrange of the parameter values between which the parameter is most frequently set by the user. The example of setting the timer of a cooker is given.

Während eine Zoom-Funktion nützlich ist, weisen Implementierungen der Zoom-Funktion des Standes der Technik in Bezug auf die Art und Weise, in welcher der Übergang vom vollständigen Bereichsmodus in den Zoom-Modus ausgeführt wird, Beschränkungen auf. In der EP1273851A2 wird der Benutzer veranlasst, für eine gewisse Zeit zu warten, im speziellen Beispiel 10 Sekunden, bis der Übergang stattfindet. Auf der anderen Seite tritt der Übergang in der WO2006/133976A1 automatisch ein, sobald ein Wert aus dem vollständigen Bereich ausgewählt wird. Keiner der Übergangsmodi ist ideal, der erstere kann frustrierend langsam für den Benutzer sein und der letztere automatische Übergang zur Feinabstimmung ist für den Fall unerwünscht, dass die anfängliche Berührung einen Wert setzt, der deutlich von dem durch den Benutzer beabsichtigen Wert entfernt ist.While a zoom function is useful, implementations of the zooming function of the prior art have limitations with respect to the manner in which the transition from the full range mode to the zoom mode is performed. In the EP1273851A2 the user is caused to wait for a certain time, in the specific example 10 seconds, until the transition takes place. On the other hand, the transition occurs in the WO2006 / 133976A1 automatically as soon as a value from the full range is selected. None of the transient modes is ideal, the former may be frustratingly slow to the user, and the latter automatic fine-tuning transition is undesirable in the event that the initial touch sets a value significantly different from the user's intended value.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die Erfindung stellt einen verbesserten kapazitiven Positionssensor für eine elektrische Einrichtung bereit, in welcher ein gewünschter Parameterwert effizienter und genauer ausgewählt werden kann.The The invention provides an improved capacitive position sensor for one electrical device ready in which a desired Parameter value can be selected more efficiently and accurately.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein kapazitiver Positionssensor zum Nachweis einer Position eines Objektes bereitgestellt, der umfasst: ein Erfassungselement, das einen Erfassungspfad umfasst; wenigstens einen Anschluss, der mit dem Erfassungselement verbunden ist; wenigstens einen Erfassungskanal, der mit dem wenigstens einen Anschluss verbunden ist, wobei der Erfassungskanal betreibbar ist, ein Signal zu erzeugen, das für die Kapazität zwischen dem Anschluss und einer Systemmasse bezeichnend ist; Mittel zur Bestimmung einer Position eines Objektes auf dem Erfassungselement; und Mittel zur weiteren Verfeinerung der Position des Objektes entsprechend einem Wert in einem Parameterbereich von Werten.According to one Aspect of the present invention is a capacitive position sensor provided for detecting a position of an object, comprising: a detection element comprising a detection path; at least a terminal connected to the detection element; at least a detection channel connected to the at least one port is, wherein the detection channel is operable to generate a signal that for the capacity between the terminal and a system ground is indicative; medium for determining a position of an object on the detection element; and means for further refinement of the position of the object a value in a parameter range of values.

Insbesondere stellt dieser Aspekt der Erfindung einen kapazitiven Positionssensor zur Einstellung eines Parameters oder einer Funktion auf einen gewünschten Wert in einem Bereich von Parameter- oder Funktionswerten durch Bestimmung der Position eines Objektes auf einem kapazitiven Positionssensor bereit, wobei der kapazitive Positionssensor umfasst: ein Erfassungselement, das einen Erfassungspfad umfasst; wenigstens einen Anschluss, der mit dem Erfassungselement verbunden ist; wenigstens einen Erfassungskanal, der mit dem wenigstens einen Anschluss verbunden ist, wobei der Erfassungskanal betreibbar ist, ein Signal zu erzeugen, das für die Kapazität zwischen dem Anschluss und einer Systemmasse bezeichnend ist; Mittel zur Bestimmung einer Position eines Objektes auf dem Erfassungselement; Mittel zur weiteren Verfeinerung der Position des Objektes entsprechend einem Wert in einem Parameterbereich von Werten; und einen Prozessor, der betreibbar ist, das Signal zu interpretieren und zu verarbeiten, um die ungefähre Position eines Objektes auf dem Erfassungspfad zu bestimmen, wobei der Prozessor konfiguriert ist, einen ersten Modus des kapazitiven Positionssensors bereitzustellen, in welchem der Bereich der Parameter- oder Funktionswerte auf den Erfassungspfad abgebildet wird und in welchen der Parameter oder die Funktion durch eine Berührung des Erfassungspfades an einem ersten Punkt auf ungefähr den gewünschten Wert eingestellt werden kann, und einen zweiten Modus, in welchem die Verschiebung eines Objektes auf dem Erfassungselement den Parameter oder die Funktion von dem Wert, der im ersten Modus anfänglich gesetzt wurde, anpasst, wobei der Prozessor konfiguriert ist, vom ersten Modus in den zweiten Modus in Reaktion auf die kapazitive Kopplung, die durch Bewegungsverlagerung eines Objektes entlang dem Erfassungspfad in Relation zu dem ersten Berührungspunkt verursacht wird, zu schalten.Especially This aspect of the invention provides a capacitive position sensor to set a parameter or function to a desired one Value in a range of parameter or function values Determining the position of an object on a capacitive position sensor ready, wherein the capacitive position sensor comprises: a detection element, which includes a detection path; at least one connection with connected to the detection element; at least one detection channel, which is connected to the at least one terminal, wherein the Detection channel is operable to generate a signal for the capacity between indicative of the terminal and a system ground; Means to Determining a position of an object on the detection element; Means for further refinement of the position of the object accordingly a value in a parameter range of values; and a processor, which is operable to interpret and process the signal around the approximate Position of an object on the detection path to determine, where the processor is configured to a first mode of capacitive Position sensor provide in which the range of the parameter or Function values is mapped to the detection path and in which the parameter or function by touching the detection path at a first point to about the wished Value can be set, and a second mode in which the displacement of an object on the detection element the parameter or the function of the value initially set in the first mode was adjusted, with the processor configured, from the first Mode into the second mode in response to the capacitive coupling, by moving movement of an object along the detection path in relation to the first point of contact caused to switch.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objektes auf einem kapazitiven Positionssensor, wie hier zuvor beschrieben, bereitgestellt, wobei das Verfahren das Bringen eines Objektes in die Nähe des Erfassungselementes, um so eine Position des Objektes zu bestimmen, das Initiieren eines Wechsels des Modus des Sensors, um auf die kapazitive Kopplung zu reagieren, die durch die Bewegungsverlagerung eines Objektes auf dem Sensorelement verursacht wird, das Verlagern eines Objektes auf dem Erfassungselement, um einen Wert in einem Parameterbereich von Werten auszuwählen, und das Verarbeiten des Signals, um den ausgewählten Parameterwert zu bestimmen, umfasst.According to another aspect of the present invention, a method for determining the position of an object on a capacitance tive position sensor as described hereinbefore, the method comprising bringing an object close to the detection element so as to determine a position of the object, initiating a change of the mode of the sensor to respond to the capacitive coupling caused by the movement displacement of an object on the sensor element, the displacement of an object on the detection element to select a value in a parameter range of values, and the processing of the signal to determine the selected parameter value.

Insbesondere stellt dieser Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Einstellung eines Parameters oder einer Funktion auf einen gewünschten Wert in einem Bereich von Parameter- oder Funktionswerten durch Bestimmung der Position eines Objektes auf einem kapazitiven Positionssensor bereit, wobei der kapazitive Positionssensor umfasst: ein Erfassungselement, das einen Erfassungspfad umfasst; wenigstens einen Anschluss, der mit dem Erfassungselement verbunden ist; wenigstens einen Erfassungskanal, der mit dem wenigstens einen Anschluss verbunden ist, wobei der Erfassungskanal betreibbar ist, ein Signal zu erzeugen, das für die Kapazität zwischen dem Anschluss und der Systemmasse bezeichnend ist; Mittel zur Bestimmung einer Position eines Objektes auf dem Erfassungselement; und Mittel zur weiteren Verfeinerung der Position des Objektes entsprechend einem Wert in dem Parameterbereich von Werten oder Funktionswerten; wobei das Verfahren umfasst: in einem ersten Modus des kapazitiven Positionssensors, in welchem der Bereich der Parameter- oder Funktionswerte auf den Erfassungspfad abgebildet wird, das Bringen eines Objektes in die Nähe des Erfassungselementes an einen ersten Punkt, um so die Position des Objektes zu bestimmen und dadurch anfänglich den Parameter oder die Funktion auf ungefähr den gewünschten Wert einzustellen; das Initiieren eines Wechsels des Modus des Sensors von dem ersten Modus in einen zweiten Modus in Reaktion auf die kapazitive Kopplung, die durch eine Bewegungsverlagerung des Objektes entlang dem Erfassungspfad in Relation zu dem ersten Berührungspunkt des Objektes auf dem Erfassungselement verursacht wird; im zweiten Modus das Verlagern des Objektes auf dem Erfassungselement, um den Parameter oder die Funktion von dem anfänglich eingestellten Wert auf den gewünschten Wert anzupassen; und das Verarbeiten des Signals, um den ausgewählten Parameter- oder Funktionswert zu bestimmen.Especially This aspect of the invention provides a method of adjustment a parameter or function to a desired one Value in a range of parameter or function values Determining the position of an object on a capacitive position sensor ready, wherein the capacitive position sensor comprises: a detection element, which includes a detection path; at least one connection, the connected to the detection element; at least one detection channel, which is connected to the at least one terminal, wherein the Detection channel is operable to generate a signal representing the capacity between the Connection and the system mass is indicative; Means of determination a position of an object on the detection element; and means for further refinement of the position of the object accordingly a value in the parameter range of values or function values; the method comprising: in a first mode of the capacitive Position sensor in which the range of parameter or function values imaged on the detection path, bringing an object close to the Detection element to a first point, so the position of the Object to determine and thereby initially the parameter or the Function on about the wished Set value; initiating a change of mode of the sensor from the first mode to a second mode in response to the capacitive coupling caused by a movement displacement of the object along the detection path in relation to the first touch point the object is caused on the detection element; in the second Mode moving the object on the detection element to the Parameter or function from the initially set value the wished Adjust value; and processing the signal to match the selected parameter or determine function value.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der kapazitive Sensor in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus arbeiten. In einem ersten Modus kann ein Signal erzeugt werden, welches für die kapazitive Kopplung eines Objektes, zum Beispiel eines Benutzerfingers, mit dem Erfassungselement bezeichnend ist. Das Signal, das im ersten Modus erzeugt wird, kann eine ungefähre Position eines Objektes in Relation zu einem gewünschten Parameterwert, den der Benutzer wünscht, auszuwählen, bereitstellen. Ein Prozessor kann vorzugsweise bereitgestellt werden, um das Signal zu interpretieren und zu verarbeiten, um die ungefähre Position eines Objektes auf dem Erfassungselement zu bestimmen. Es ist bevorzugt, dass der kapazitive Sensor im ersten Betriebsmodus ein Signal erzeugen kann, das für eine kapazitive Kopplung bezeichnend ist, die durch das Bringen eines Objektes in die Nähe einer gewünschten Stelle auf dem Sensor oder durch eine Bewegungsverlagerung des Objektes in die Nähe des Erfassungselementes verursacht wird.In an embodiment According to the invention, the capacitive sensor in a first mode and work in a second mode. In a first mode, a Signal generated for the capacitive coupling of an object, for example a user's finger, indicative of the detection element. The signal that in the first Mode is generated, can be an approximate position of an object in relation to a desired one Provide parameter value that the user wishes to select. A processor may preferably be provided to receive the signal to interpret and process the approximate position of an object on the detection element. It is preferable in that the capacitive sensor generates a signal in the first operating mode can that be for one Capacitive coupling is indicative, by bringing a Property in the vicinity a desired one Place on the sensor or move the object close to the Detection element is caused.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der kapazitive Sensor in einen zweiten Betriebsmodus eintreten, wenn eine Bewegungsverlagerung des Objektes in die Nähe des Erfassungselementes während eines ersten Betriebsmodus einen minimalen Schwellenwert überschreitet. Zum Beispiel kann für ein Erfassungselement in der Form eines rotationskapazitiven Sensors der kapazitive Sensor in einen zweiten Betriebsmodus schalten, wenn ein Benutzer ein Objekt in der Nähe des Erfassungselementes während eines ersten Betriebsmodus über einen minimalen Schwellenwinkel in Relation zu einem ersten Berührungspunkt des Objektes auf dem Erfassungselement verlagert. Der minimale Schwellenwinkel kann durch einen Algorithmus bestimmt werden, der in einem Mikrocontroller programmiert ist, und der Schwellenwinkel kann auf verschiedene Werte, abhängend von der benötigten Empfindlichkeit und dem Parameter, welcher angepasst werden soll, gesetzt werden. In einer Ausführungsform kann der Schwellenwinkel auf 20 Grad eingestellt werden bevor der kapazitive Sensor vom ersten Modus in den zweiten Betriebsmodus schaltet. Ein ungefährer Parameterwert kann im ersten Modus erhalten werden und im zweiten Modus kann ein gewünschter Parameterwert ausgewählt werden.In an embodiment of the invention, the capacitive sensor in a second mode of operation occur when a movement displacement of the object in the vicinity of the detection element while a first operating mode exceeds a minimum threshold. For example, for a Detection element in the form of a rotationally capacitive sensor the capacitive sensor switch to a second operating mode when a user has an object nearby of the detection element during a first operating mode via a minimum threshold angle in relation to a first touch point of the object displaced on the detection element. The minimum threshold angle can be determined by an algorithm used in a microcontroller is programmed, and the threshold angle can be different Values, depending from the needed Sensitivity and the parameter to be adjusted be set. In one embodiment The threshold angle can be set to 20 degrees before the capacitive Sensor switches from the first mode to the second operating mode. One approximate Parameter value can be obtained in the first mode and in the second Mode can be a desired one Parameter value selected become.

Im zweiten Betriebsmodus kann ein Objekt in die Nähe des Erfassungselements um einen vorbestimmten Schwellenwert, zum Beispiel 20 Grad, verlagert werden, um eine inkrementale Änderung des Parameterwerts zu bewirken und dadurch zu ermöglichen, dass ein gewünschter spezifischer Parameterwert ausge wählt wird. Vorteilhafterweise kann ein kapazitiver Sensor der Erfindung, der in einem ersten Modus betrieben wird, es ermöglichen, einen Parameterwert auszuwählen (welcher der gewünschte Wert sein kann, oder in der Nähe des gewünschten Wertes, den der Benutzer wünscht, auszuwählen, sein kann), und in einem zweiten Modus kann der Sensor eine inkrementale Erhöhung oder Erniedrigung des Parameterwertes, der im ersten Modus ausgewählt wurde, bewirken. Im zweiten Modus kann ein Parameterwert durch einen vorbestimmten Betrag, zum Beispiel ±1 Einheit, ±5 Einheiten oder ±10 Einheiten, der auf der Anzahl von Malen basiert, die ein Objekt auf dem Erfassungselement einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitend verlagert wird, erhöht oder erniedrigt werden. Deswegen kann der Schwellenwert einem Erhöhen oder Erniedrigen des Parameterwertes um z.B. ±1 Einheit entsprechen, und jedesmal, wenn der Schwellenwert erreicht wird (n mal), wird der Parameterwert um ±1 erhöht oder erniedrigt (n mal ±1).In the second mode of operation, an object may be displaced to the vicinity of the sensing element by a predetermined threshold, for example, 20 degrees, to cause an incremental change in the parameter value, thereby allowing a desired specific parameter value to be selected. Advantageously, a capacitive sensor of the invention operating in a first mode may allow one to select a parameter value (which may be the desired value or close to the desired value that the user desires to select), and in a second mode, the sensor may cause an incremental increase or decrease in the parameter value selected in the first mode. In the second mode For example, a parameter value may be increased or decreased by a predetermined amount, for example, ± 1 unit, ± 5 units, or ± 10 units based on the number of times an object on the detection element is displaced beyond a predetermined threshold. Therefore, the threshold value may correspond to increasing or decreasing the parameter value by, for example, ± 1 unit, and each time the threshold value is reached (n times), the parameter value is increased or decreased by ± 1 (n times ± 1).

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann der kapazitive Sensor in einen zweiten Betriebsmodus durch effektives „Zooming-in" auf einen engeren Bereich von Parameterwerten, verglichen mit dem Parameterbereich, der im ersten Modus angezeigt wird, eintreten, so dass ein Benutzer einen gewünschten Parameterwert genau auswählen kann. Der engere Bereich der Parameterwerte, der während des zweiten Modus gezeigt wird, wird durch den Parameterwert bestimmt, der im ersten Modus ausgewählt wird, zum Beispiel plus und minus 10 Einheiten vom Wert, der im ersten Modus ausgewählt wird. Im zweiten Betriebsmodus kann ein Objekt entlang des Erfassungselementes verlagert werden, um so den gewünschten Parameterwert auszuwählen.In an alternative embodiment of the invention, the capacitive sensor in a second mode of operation by effectively "zooming in" to a narrower one Range of parameter values, compared to the parameter range, which is displayed in the first mode, enter, giving a user a desired Select parameter value exactly can. The narrower range of parameter values that occurs during the second mode is determined by the parameter value, which is selected in the first mode is, for example, plus and minus 10 units of value in the first mode selected becomes. In the second operating mode, an object along the detection element be shifted to the desired one Select parameter value.

Vorzugsweise kann der Prozessor zur Bestimmung der Position eines Objektes in der Nähe des Erfassungselementes in einem ersten Betriebsmodus auch für die Bestimmung der Position eines Objektes in der Nähe des Erfassungselementes in einem zweiten Betriebsmodus betreibbar sein.Preferably the processor can be used to determine the position of an object in near the Detection element in a first mode of operation also for the determination the position of an object near the detection element be operable in a second mode of operation.

Deswegen kann in der Erfindung der kapazitive Sensor in einem ersten Betriebsmodus, in welchem ein ungefährer Parameterwert ausgewählt werden kann, gefolgt von einem zweiten Betriebsmodus, in welchem ein spezifischer Parameterwert ausgewählt werden kann, arbeiten. Der Bereich der Parameterwerte, die dem kapazitiven Sensor zugeordnet werden (d. h. die Auflösung) kann bestimmen, ob ein gewünschter Parameterwert in dem ersten Betriebsmodus ausgewählt werden kann. Der zweite Betriebsmodus wird es ermöglichen, einem gewünschten Parameterwert genau auszuwählen, zum Beispiel entweder durch Zooming-in auf einen engeren Bereich von Parameterwerten um den Parameterwert herum, der im ersten Modus ausgewählt wurde, und durch Verlagern eines Objektes in die Nähe des Erfassungselementes, um den gewünschten Wert auszuwählen, oder durch Verlagern eines Objektes in der Nähe des Erfassungselementes, um einen vorbestimmten Schwellenwert zu überschreiten, um den Parameterwert, der im ersten Modus ausgewählt wurde, durch einen oder mehrere Inkremente zu ändern. Die Anzahl von Malen, die der Schwellenwert überschritten wird, kann die Anzahl von Malen bestimmen, die der Parameterwert erhöht oder erniedrigt wird.therefore in the invention, the capacitive sensor in a first mode of operation, in which an approximate Parameter value selected can be followed by a second mode of operation in which a specific parameter value can be selected to work. The range of parameter values assigned to the capacitive sensor (ie the resolution) can determine if a desired Parameter value can be selected in the first operating mode. The second Operating mode will allow a desired one To select parameter value exactly for example, either by zooming in on a narrower range of parameter values around the parameter value selected in the first mode, and by moving an object close to the detection element, to the desired Select value, or by displacing an object in the vicinity of the detection element, to exceed a predetermined threshold to the parameter value, which was selected in the first mode, to change by one or more increments. The number of times, which exceeded the threshold can determine the number of times the parameter value elevated or humiliated.

Ein kapazitiver Sensor der Erfindung kann in eine Steuerkonsole einer elektronischen Vorrichtung oder eines Apparates, zum Beispiel ein Herd, ein Mikrowellenofen, ein Fernseher, eine Waschmaschine, ein MP3-Player, ein Mobiltelefon oder ein anderes Multimediagerät aufgenommen werden. Ein großer Bereich von Parametern/Funktionen, wie zum Beispiel Temperatur, Lautstärke, Kontrast, Helligkeit oder Frequenz, kann durch den kapazitiven Sensor der Erfindung in Abhängigkeit von dem Typ der elektronischen Vorrichtung, in welche der kapazitive Sensor aufgenommen ist, gesteuert werden. Der Parameter oder die Funktion, welche gesteuert werden soll, kann vor dem Gebrauch des kapazitiven Sensors ausgewählt werden.One Capacitive sensor of the invention can be in a control console of a electronic device or apparatus, for example Stove, a microwave oven, a TV, a washing machine, a MP3 player, mobile phone or other multimedia device become. A big area parameters / functions, such as temperature, volume, contrast, Brightness or frequency, can through the capacitive sensor of the Invention in dependence of the type of electronic device into which the capacitive Sensor is recorded, controlled. The parameter or the Function that should be controlled, before using the capacitive sensor selected become.

Vorteilhafterweise hat der Sensor einen höheren Auflösungsgrad im zweiten Modus, um einem Benutzer zu erlauben, seinen Finger in der Nähe des Erfassungselementes zu bewegen, um einen spezifischen Parameterwert auszuwählen. Wenn das Erfassungselement von der Form einer geschlossenen Schleife ist, kann ein Benutzer in der Lage sein, im Uhrzeigersinn oder gegen der Uhrzeigersinn um das Erfassungselement zu scrollen, um den gewünschten Wert auszuwählen. Im zweiten Modus kann zum Beispiel eine 20 Grad Rotation mit einer Änderung des Parameterwertes um eine Einheit äquivalent sein. Der Rotationsbetrag, der von einem Objekt auf dem Erfassungselement benötigt wird, um eine inkrementelle Änderung von einem Parameterwert zu verursachen, kann abhängig von dem Parameter oder der Funktion, die gesteuert wird, variiert werden. Ein Steuerschaltkreis oder ein programmgesteuerter Mikroprozessor können verwendet werden, um den Grad der Rotation zu steuern, der benötigt wird, um eine Änderung in einem Parameterwert zu verursachen.advantageously, the sensor has a higher resolution level in the second mode to allow a user to put his finger in nearby of the detection element to a specific parameter value select. When the detection element of the closed loop shape is, a user may be able to clockwise or counterclockwise clockwise to scroll around the detection element to the desired Select value. For example, in the second mode, a 20 degree rotation with a change of the Parameter value to be equivalent to one unit. The amount of rotation of an object on the capturing element needed is going to be an incremental change may cause a parameter value, depending on the parameter or the Function that is controlled can be varied. A control circuit or a programmatic microprocessor can be used to control the degree to control the rotation that needed will be a change in a parameter value.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Erfassungselement eine bogenförmige Form auf. Es ist besonders bevorzugt, dass das Erfassungselement in der Form einer geschlossenen Schleifen zur Verwendung in einem rotationskapazitiven Positionssensor ausgeführt ist. In einer Ausführungsform eines rotationskapazitiven Positionssensors kann ein Objekt entlang dem Erfassungselement des Sensors über eine Vielzahl von Umdrehungen bewegt werden und die Distanz, die von dem Objekt zurückgelegt wird, kann das Ausgangssignal bestimmen, welches durch den/die Erfassungskanal/kanäle erzeugt wird.In a preferred embodiment According to the invention, the detection element has an arcuate shape on. It is particularly preferred that the detection element in the Closed loop form for use in a rotary capacitive Position sensor executed is. In one embodiment a rotationally capacitive position sensor can move an object along the sensing element of the sensor over a plurality of revolutions be moved and the distance traveled by the object may determine the output signal generated by the sense channel (s) becomes.

Im ersten Betriebsmodus des kapazitiven Sensors kann die kapazitive Kopplung eines Objektes in der Nähe eines Erfassungselementes nachgewiesen werden, um eine ungefähre Position in Bezug auf einen Wertebereich für einen gegebenen Parameter anzugeben. Wenn ein Benutzer wünscht, unterschiedliche Positionsdaten zu erhalten, kann das Objekt aus der Nähe des Erfassungselements entfernt werden und dann wieder in die Nähe des Erfassungselements gebracht werden. Mit anderen Worten kann ein Benutzer den ersten Modus des Sensors einfach durch Wiederberührung des Erfassungselements neuerlich initiieren. Wenn der zweite Betriebsmodus initiiert ist, kann ein Benutzer das Erfassungselement scrollen, um einen spezifischen Wert eines bestimmten Parameters auszuwählen. Ein Ausgangssignal kann erzeugt werden, das für einen spezifischen Parameterwert bezeichnend ist, wenn ein Objekt an einer gewisse Position auf dem Erfassungselement seine Verlagerung einstellt. In einer Ausführungsform kann dann der erste Betriebsmodus wieder aktiviert werden, wenn ein Benutzer die Berührung des Erfassungselements in einem zweiten Modus löst und das Erfassungselement dann wieder berührt.In the first mode of operation of the capacitive sensor, the capacitive coupling of an object in proximity to a sensing element can be detected to approximate a position to specify a range of values for a given parameter. When a user wishes to obtain different position data, the object may be removed from the vicinity of the detection element and then brought close to the detection element again. In other words, a user can re-initiate the first mode of the sensor simply by re-touching the sensing element. When the second mode of operation is initiated, a user may scroll the detector to select a specific value of a particular parameter. An output signal indicative of a specific parameter value may be generated when an object at a certain position on the detection element adjusts its displacement. In one embodiment, the first mode of operation may then be reactivated when a user releases the touch of the sensing element in a second mode and then touches the sensing element again.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der kapazitive Sensor weiterhin einen oder mehrere diskrete Erfassungsbereiche im Zentrumsbereich eines Rotationserfassungselements umfassen. Wenn vorzugsweise die Erfassungsbereiche im Zentrumsbereich des Erfassungselements eine kapazitive Kopplung mit einem Objekt erfassen, wird jedes Signal, das von dem Erfassungselement erzeugt wird, unter Verwendung der Adjacent Key Suppression^TM Technologie, die in den früheren Schriften US 6,993,607 und US 11/279,402 des Anmelders beschrieben wurde und die beide in diese Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen werden, reduziert oder ausgeblendet („locked out"). Jedes Ausgangssignal von dem Rotationserfassungselement, das durch kapazitive Kopplung mit einem Objekt verursacht wird, kann auch ein Signal von den zentralen Erfassungsbereichen ausblenden.In an embodiment of the invention, the capacitive sensor may further comprise one or more discrete detection regions in the center region of a rotation detection element. Preferably, when the detection areas in the center area of the detection element detect a capacitive coupling with an object, any signal generated by the detection element is generated using the Adjacent Key Suppression ^™ technology described in the earlier references US 6,993,607 and US 11 / 279,402 Each of the output signals from the rotation detection element caused by capacitive coupling with an object may also mask out a signal from the central detection regions ,

Das Erfassungselement kann durch einen einzigen Widerstand ausgeführt sein, zum Beispiel kann es ein widerstandsfähiges Material umfassen, das auf einem Substrat abgeschieden ist, um ein kontinuierliches Muster zu bilden. Dies schafft ein leicht herzustellendes, widerstandsfähiges, Erfassungselement, welches auf einem Substrat in irgendeinem Muster einer Menge von Mustern abgeschieden werden kann. Alternativ kann das Erfassungselement aus einer Vielzahl von diskreten Widerständen gefertigt sein. Die diskreten Widerstände können alternierend mit einer Vielzahl von leitenden Erfassungsplatten in Reihe geschaltet sein, wobei die Erfassungsplatten eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen dem Objekt und dem widerstandsfähigen Erfassungselement bereitstellen. Dies schafft ein widerstandsbehaftetes Erfassungselement, welches aus ab Lager weithin verfügbaren Gegenständen hergestellt werden kann. Der Offenbarungsgehalt der WO2005/019766 wird in den Offenbarungsgehalt dieser Schrift durch Bezugnahme als ein Beispiel des Kapazitätsmessschaltkreises, welcher hier verwendet werden kann, aufgenommen. Alternativ kann ein widerstandsloses Erfassungselement ähnlich zu jenem, das in der US 4,264,903 beschrieben ist, verwendet werden, um den kapazitiven Sensor der Erfindung zu bilden.The sensing element may be implemented by a single resistor, for example, it may comprise a resistive material deposited on a substrate to form a continuous pattern. This provides an easy to manufacture, durable, sensing element which can be deposited on a substrate in any pattern of a set of patterns. Alternatively, the sensing element may be made of a plurality of discrete resistors. The discrete resistors may be connected in series with a plurality of conductive sensing plates in series, the sensing plates providing increased capacitive coupling between the object and the resistive sensing element. This provides a resistive sensing element which can be made from widely available items from stock. The disclosure of the WO2005 / 019766 is incorporated by reference in the disclosure of this document as an example of the capacitance measuring circuit which may be used herein. Alternatively, a resistive sensing element similar to that used in the US 4,264,903 can be used to form the capacitive sensor of the invention.

Das widerstandsbehaftete Erfassungselement kann einen im wesentlichen konstanten Widerstand pro Einheitslänge aufweisen. Dies stellt einen kapazitiven Positionssensor mit einem einfachen, gleichförmigen Ansprechverhalten bereit. Wo höhere Positionsauflösung benötigt wird und/oder wenn ein relativ langes, widerstandsbehaftetes Erfassungselement verwendet wird, kann das widerstandsbehaftete Erfassungselement eine Vielzahl von Anschlüssen enthalten.The Resistive sensing element can be a substantially have constant resistance per unit length. This poses a capacitive position sensor with a simple, uniform response ready. Where higher position resolution is needed and / or if a relatively long, resistive sensing element can be used, the resistive detection element contain a variety of connections.

Das nachzuweisende Objekt kann ein Zeiger, beispielsweise ein Finger oder ein Stift sein, der von einem Benutzer frei positioniert werden kann. In alternativer Weise kann das Objekt eine Nocke sein, die in der Nähe des widerstandsbehafteten Erfassungselements gehalten wird, wobei die Position der Nocke entlang dem widerstandsbehafteten Erfassungselement von dem kapazitiven Positionssensor nachgewiesen bzw. detektiert wird. Die Position der Nocke kann durch einen Benutzer beispielsweise durch Drehen eines Rotationsknopfes justiert werden oder kann mit einer Welle gekoppelt sein, die von einer verbundenen Apparatur angetrieben wird, sodass der kapazitive Positionssensor als ein Encoder wirken kann.The object to be detected can be a pointer, for example a finger or a pen, which are freely positioned by a user can. Alternatively, the object may be a cam which near the resistive detection element is held, wherein the position of the cam along the resistive sensing element detected by the capacitive position sensor becomes. The position of the cam can be adjusted by a user, for example Turning a rotary knob can be adjusted or can with one Coupled shaft driven by a connected apparatus so that the capacitive position sensor acts as an encoder can.

Weitere Ziele von einigen Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin, einen Sensor mit einer hohen Zuverlässigkeit, einer abgedichteten Oberfläche, einem niedrigen Leistungsverbrauch, einem einfachen Design, einer einfachen Herstellung und der Fähigkeit, mit Standard-Logik oder -Mikrocontrollern zu arbeiten, zu schaffen.Further Goals of some embodiments The invention consists in providing a sensor with high reliability, a sealed surface, a low power consumption, a simple design, a easy manufacturing and the ability to work with standard logic or microcontrollers.

In der US 6,466,036 lehrt der Anmelder einen kapazitiven Feldsensor, der eine einzelne Kopplungsplatte einsetzt, um eine Änderung der Kapazität gegenüber Masse nachzuweisen. Diese Vorrichtung umfasst einen Schaltkreis, der wiederholte Lade-dann-Transfer oder Lade-plus-Transfer Zyklen unter Verwendung üblicher integrierter CMOS Push-Pull-Treiber-Schaltungen einsetzt. Diese Technologie bildet die Basis einiger Ausführungsformen der Erfindung und wird durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt dieser Schrift aufgenommen.In the US 6,466,036 Applicant teaches a capacitive field sensor employing a single coupling plate to detect a change in capacitance to ground. This device includes a circuit that employs repeated charge-then-transfer or charge-plus-transfer cycles using conventional CMOS integrated push-pull driver circuits. This technology forms the basis of some embodiments of the invention and is incorporated by reference into the disclosure of this document.

Nun folgen einige Definitionen. „Element" bezieht sich auf das physikalische elektrische Erfassungselement, das aus leitfähigen Substanzen hergestellt ist. „Elektrode" bezieht sich auf einen der galvanischen Verbindungspunkte mit dem Element, um es mit geeigneten Treiber-/Sensor-Elektroniken zu verbinden. Die Begriffe „Objekt" und „Finger" werden synonym in Bezug auf entweder ein unbelebtes Objekt wie beispielsweise eine Nocke oder einen Zeiger oder einen Stift oder in alternativer Weise in Bezug auf einen menschlichen Finger oder einen anderen Fortsatz verwendet, wobei jegliches Vorhandensein derselben benachbart dem Element eine lokalisierte kapazitive Kopplung von einem Bereich des Elements über jeglichen weitschweifigen Pfad, ob galvanisch oder nicht galvanisch, zurück zu einer Schaltkreisreferenz schafft. Der Begriff „Berührung" umfasst entweder einen physikalischen Kontakt zwischen einem Objekt und dem Element oder eine Nähe im freien Raum zwischen dem Objekt und dem Element oder einen physi kalischen Kontakt zwischen dem Objekt und einem Dielektrikum (wie beispielsweise Glas), das zwischen dem Objekt und dem Element existiert, oder eine Nähe im freien Raum, der eine zwischenliegende Schicht eines zwischen dem Objekt und dem Element existierenden Dielektrikums enthält. Die Begriffe „Kreis" oder „kreisförmig" beziehen sich auf jeden Ellipsoid, jedes Trapezoid oder eine andere geschlossene Schleife beliebiger Größe und Umrissform mit einem offen Mittenabschnitt.Now follow some definitions. "Element" refers to the physical electrical sensing element made of conductive substances. "Electrode" refers to one of the gal vanish connection points with the element to connect it to suitable driver / sensor electronics. The terms "object" and "finger" are used interchangeably with respect to either an inanimate object such as a cam or pointer or pen, or alternatively with respect to a human finger or other appendage, any presence of which adjacent thereto Element provides a localized capacitive coupling from a region of the element across any long-path, whether galvanic or non-galvanic, back to a circuit reference. The term "touch" includes either a physical contact between an object and the element or a proximity in free space between the object and the element, or a physical contact between the object and a dielectric (such as glass) between the object and the element exists, or a proximity in free space containing an intermediate layer of a dielectric existing between the object and the element The terms "circle" or "circular" refer to any ellipsoid, trapezoid, or other closed loop of any size and outline shape with an open center section.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Erfindung wird nachfolgend lediglich in beispielhafter Weise mit Bezugnahme auf die Ausführungsformen, die in den Zeichnungen gezeigt und beschrieben werden, beschrieben.The The invention will be described below by way of example only Reference to the embodiments, which are shown and described in the drawings.

1 zeigt ein Steuerpanel einer Vorrichtung, die einen Rotationskapazitätssensor enthält, wobei der Sensor in einem ersten Betriebsmodus verwendet wird. 1 shows a control panel of a device that includes a rotation capacity sensor, wherein the sensor is used in a first mode of operation.

2A zeigt den in einem zweiten Betriebsmodus verwendeten kapazitiven Sensor der 1, wobei der Benutzer im Gegenuhrzeigersinn um den Sensor herum scrollt. 2A shows the capacitive sensor used in a second operating mode 1 with the user scrolling counterclockwise around the sensor.

2B zeigt den in einem zweiten Betriebsmodus verwendeten kapazitiven Sensor der 1, wobei der Benutzer im Uhrzeigersinn um den Sensor herum scrollt. 2 B shows the capacitive sensor used in a second operating mode 1 with the user scrolling clockwise around the sensor.

3 zeigt ein Steuerpanel einer Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform, in welcher ein Rotationskapazitätssensor in einem ersten Betriebsmodus verwendet wird. 3 shows a control panel of a device according to another embodiment, in which a rotation capacity sensor is used in a first mode of operation.

4 zeigt den in einem zweiten Betriebsmodus verwendeten kapazitiven Sensor der 3. 4 shows the capacitive sensor used in a second operating mode 3 ,

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

1 zeigt einen Teil eines Steuerpanels 50 mit einem kapazitiven Sensor 60 und einer digitalen Ableseanzeige 70. Das Steuerpanel 50 kann in einem elektronischen Gerät wie beispielsweise einem Ofen, einem Mikrowellenherd, einer Waschmaschine, einer Gefrierkombination, einem Fernseher, einem MP3-Player, einem Mobiltelefon oder dergleichen eingebaut sein. Der Parameter oder die Funktion, die durch den kapazitiven Sensor gesteuert werden soll, hängt von dem Typ des elektrischen Gerätes ab, in das der kapazitiven Sensor eingebaut ist. Parameter wie Lautstärke, Temperatur, Betriebsprogramm, Helligkeit, Kontrast sind einige Beispiele von Funktionen, die durch den kapazitiven Sensor der Erfindung gesteuert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Parameter, der gesteuert werden soll, aus einer vorbestimmten Liste von Parametern ausgewählt werden, sodass der Benutzer vorzugsweise verschiedene Parameter auf dem elektrischen Gerät oder der Vorrichtung einstellen bzw. anpassen kann. Der in 1 gezeigte kapazitive Sensor 60 wird eingestellt, um die Kochtemperatur eines Mikrowellenofens oder eines Herds zu steuern. 1 shows a part of a control panel 50 with a capacitive sensor 60 and a digital readout display 70 , The control panel 50 may be installed in an electronic device such as an oven, a microwave oven, a washing machine, a freezer, a television, an MP3 player, a mobile phone or the like. The parameter or function to be controlled by the capacitive sensor depends on the type of electrical device in which the capacitive sensor is installed. Parameters such as volume, temperature, operating program, brightness, contrast are some examples of functions that can be controlled by the capacitive sensor of the invention. In a preferred embodiment of the invention, the parameter to be controlled may be selected from a predetermined list of parameters so that the user may preferably adjust various parameters on the electrical device or device. The in 1 shown capacitive sensor 60 is set to control the cooking temperature of a microwave oven or cooker.

Der kapazitive Sensor 60 umfasst ein Rotationserfassungselement 100 zum Nachweis einer kapazitiven Kopplung mit einem Objekt, typischerweise einem Finger des Benutzers. Eine Flüssigkristallanzeige (LCD) 75 (oder eine andere bekannte Anzeige) ist in dem Steuerpanel 50 ausgebildet, um die Temperaturskala um das Erfassungselement zu beleuchten. Die Temperaturskala reicht von 0 bis 300 Grad Celsius. Der kapazitive Sensor 60 ist in einem ersten Betriebsmodus dargestellt, in dem der Finger des Benutzers verwendet wird, um eine Kochtemperatur zu wählen. Ein Finger 80 des Benutzers ist in der Nähe eines Abschnitts des Erfassungselements 100 gezeigt, welches eine Temperatur von 175 Grad Celsius (°C) entspricht, die auf der digitalen Ableseanzeige 70 angezeigt ist. Die gewählte Temperatur von 175°C kann die vom Benutzer geforderte gewünschte Temperatur sein, jedoch wird in den meisten Fällen die in dem ersten Betriebsmodus gewählte Temperatur eine Tem peratur nahe der tatsächlich von dem Benutzer geforderten Temperatur angeben. Ein Benutzer kann das Erfassungselement 100 des Sensors neuerlich berühren, um den ersten Betriebsmodus zu reaktivieren und eine unterschiedliche Temperatur auszuwählen. Die Empfindlichkeit des Sensors kann bestimmen, wie nahe die in dem ersten Modus ausgewählte Temperatur der von dem Benutzer nachgesuchten gewünschten Temperatur ist.The capacitive sensor 60 includes a rotation detecting element 100 for demonstrating capacitive coupling with an object, typically a user's finger. A liquid crystal display (LCD) 75 (or any other known indicator) is in the control panel 50 designed to illuminate the temperature scale around the detection element. The temperature scale ranges from 0 to 300 degrees Celsius. The capacitive sensor 60 is shown in a first mode of operation in which the user's finger is used to select a cooking temperature. A finger 80 the user is near a section of the capturing element 100 shown, which corresponds to a temperature of 175 degrees Celsius (° C) on the digital readout display 70 is displayed. The selected temperature of 175 ° C may be the user requested desired temperature, however, in most cases the temperature selected in the first operating mode will indicate a temperature near the temperature actually required by the user. A user can use the capture element 100 of the sensor again to reactivate the first operating mode and select a different temperature. The sensitivity of the sensor may determine how close the temperature selected in the first mode is to the desired temperature sought by the user.

Bezugnehmend auf die 2A und 2B ist der kapazitive Sensor in einem zweiten Betriebsmodus dargestellt. Der kapazitive Sensor tritt automatisch in den zweiten Betriebsmodus ein, nachdem eine Temperatur in dem ersten Betriebsmodus ausgewählt wurde. In dem zweiten Modus ist ein Benutzer in der Lage, die in dem ersten Modus gewählte Temperatur um ein vorbestimmtes Inkrement zu erhöhen oder zu erniedrigen. Das Ändern der Temperatur um ein gegebenes Inkrement hängt von dem seinen Finger in der Nähe des Erfassungselementes um einen vorbestimmten Schwellenwertwinkel verlagernden Benutzer ab. Das in den 2A und 2B gezeigte Ausführungsbeispiel benötigt eine Rotation um 20° (d.h. der Schwellenwertwinkel ist 20°) um eine Temperaturänderung von ±1°C zu bewirken.Referring to the 2A and 2 B the capacitive sensor is shown in a second operating mode. The capacitive sensor enters auto in the second mode of operation after selecting a temperature in the first mode of operation. In the second mode, a user is able to increase or decrease the temperature selected in the first mode by a predetermined increment. Changing the temperature by a given increment depends on the user displacing his finger near the sensing element by a predetermined threshold angle. That in the 2A and 2 B shown embodiment requires a rotation of 20 ° (ie, the threshold angle is 20 °) to cause a temperature change of ± 1 ° C.

Wie in 2A gezeigt hat der Benutzer seinen Finger in der Nähe des Erfassungselementes 100 im Gegenuhrzeigersinn verlagert, um die in dem ersten Modus gewählte Temperatur von 175°C zu erniedrigen. Der Benutzer hat seinen Finger um 40° (d.h. 2× mal den Schwellenwertwinkel) von dem ersten Berührungspunkt in dem ersten Betriebsmodus bewegt, um eine Temperaturerniedrigung um 2°C auf 173°C (dargestellt durch den Pfeil C) zu bewirken. Wie in 2B gezeigt, hat der Benutzer im ersten Betriebsmodus seinen Finger von dem ersten Berührungspunkt um 40° im Uhrzeigersinn bewegt, um eine Temperaturerhöhung um 2°C auf 177°C (Pfeil D) zu verursachen. Vorzugsweise ermöglicht der kapazitive Sensor in dem zweiten Betriebsmodus einem Benutzer, eine gewünschte Temperatur genau anzuwählen. Die Empfindlichkeit des kapazitiven Sensors in dem zweiten Betriebsmodus ist typischerweise feiner als jene in dem ersten Betriebsmodus. Der Schwellenwertwinkel kann neu einstellbar sein und wird typischerweise von einem Programm bestimmt, das in einem Mikrocontroller gespeichert ist.As in 2A the user has shown his finger near the detection element 100 displaced counterclockwise to lower the temperature of 175 ° C selected in the first mode. The user has moved his finger 40 ° (ie, 2 times the threshold angle) from the first touch point in the first mode of operation to cause a temperature decrease of 2 ° C to 173 ° C (represented by the arrow C). As in 2 B In the first mode of operation, the user has moved his finger from the first point of contact clockwise by 40 ° to cause a temperature increase of 2 ° C to 177 ° C (arrow D). Preferably, in the second mode of operation, the capacitive sensor allows a user to accurately select a desired temperature. The sensitivity of the capacitive sensor in the second mode of operation is typically finer than that in the first mode of operation. The threshold angle may be re-adjustable and is typically determined by a program stored in a microcontroller.

Wie in den 2A und 2B dargestellt ist in dem zweiten Betriebsmodus eine + und eine – Indikatoranzeige 92 oberhalb des kapazitiven Sensors 60 vorhanden, um dem Benutzer anzuzeigen, dass die Temperatur um 1 Einheit(en) erhöht oder vermindert werden kann. Die digitale Anzeige 70 zeigt die Temperatur wie sie von dem Benutzer geändert wird. Die die Temperaturskala in dem ersten Modus anzeigende LCD 75 ist während des zweiten Betriebsmodus nicht länger hervorgehoben bzw. erleuchtet.As in the 2A and 2 B In the second operating mode, a + and an - indicator display are shown 92 above the capacitive sensor 60 present to indicate to the user that the temperature can be increased or decreased by 1 unit (s). The digital display 70 shows the temperature as changed by the user. The LCD indicating the temperature scale in the first mode 75 is no longer highlighted or lit during the second operating mode.

Die 3 zeigt ein Rotationserfassungselement 20 eines kapazitiven Positionssensors 10, der die Erfindung verkörpert. Der kapazitive Sensor 10 ist in einem Steuerpanel eines Herdes eingebaut. Der in 1 gezeigte kapazitive Sensor 10 wird verwendet, um eine gewünschte Kochtemperatur anzuwählen, obwohl der Sensor auch verwendet werden kann, um jedweden bestimmten Parameterwert basierend auf dem verwendeten elektrischen Gerät anzuwählen. Der Sensor in 1 ist in einem ersten Betriebsmodus gezeigt. Der Finger 30 eines Benutzers nähert sich dem Rotationserfassungselement 20 und ist in dem Bereich zwischen 150 bis 200°C kapazitiv mit dem Erfassungselement gekoppelt. Auf der digitalen Anzeige 70 wird eine Temperatur von 175°C angezeigt. Der erste Betriebsmodus des Sensors ermöglicht es dem Benutzer, eine ungefähre Kochtemperatur auszuwählen. Das Rotationserfassungselement 20 kann einen Durchmesser von etwa 2 Inches aufweisen, was es für einen Benutzer vor der Erfindung schwer machen kann, eine bestimmte Temperatur genau anzuwählen.The 3 shows a rotation detecting element 20 a capacitive position sensor 10 that embodies the invention. The capacitive sensor 10 is installed in a control panel of a cooker. The in 1 shown capacitive sensor 10 is used to select a desired cooking temperature, although the sensor can also be used to select any particular parameter value based on the electrical equipment used. The sensor in 1 is shown in a first mode of operation. The finger 30 a user approaches the rotation detection element 20 and is capacitively coupled to the sensing element in the range between 150-200 ° C. On the digital display 70 a temperature of 175 ° C is displayed. The first mode of operation of the sensor allows the user to select an approximate cooking temperature. The rotation detection element 20 may have a diameter of about 2 inches, which may make it difficult for a user before the invention to accurately select a particular temperature.

Der kapazitive Sensor 10 tritt automatisch in den zweiten Betriebsmodus über, nachdem wie in 4 dargestellt, eine Temperatur in dem ersten Betriebsmodus angewählt wurde. Wie in 4 gezeigt wird die Temperaturskala um das Erfassungs element 20 geändert oder neu eingestellt, um den Temperaturbereich in dem im ersten Betriebsmodus bestimmten kapazitiv gekoppelten Bereich zu expandieren. Der Benutzer kann nun eine gewünschte Temperatur für das Kochen auswählen, indem er seinen Finger im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um das Erfassungselement herum scrollt, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist, in diesem Fall 180°C, wie dies auf der digitale Anzeige 70 angezeigt ist. Die in 4 dargestellte Temperaturskala stellt lediglich ein Beispiel dar, wie der kapazitive Sensor programmiert sein kann, um in einen vorbestimmten Temperaturbereich hinein zu zoomen. In dem zweiten Betriebsmodus kann die Anzahl der Rotationsgrade, die benötigt werden um eine Temperaturänderung um ein bestimmtes Inkrement zu bewirken, eingestellt bzw. justiert werden. Die ausgewählte Temperatur kann auf einer analogen oder digitalen Ableseanzeige dargestellt werden, die, wie beispielsweise die digitale Anzeige 70, in dem Steuerpanel ausgebildet ist.The capacitive sensor 10 automatically enters the second operating mode after, as in 4 shown, a temperature was selected in the first operating mode. As in 4 The temperature scale is shown around the detection element 20 is changed or reset to expand the temperature range in the capacitively coupled region determined in the first mode of operation. The user can now select a desired temperature for cooking by scrolling his finger clockwise or counterclockwise around the sensing element until the desired temperature is reached, in this case 180 ° C, as on the digital display 70 is displayed. In the 4 The temperature scale shown is merely an example of how the capacitive sensor may be programmed to zoom in on a predetermined temperature range. In the second mode of operation, the number of degrees of rotation needed to effect a temperature change by a particular increment may be adjusted. The selected temperature may be displayed on an analog or digital readout display, such as the digital display 70 , is formed in the control panel.

Obgleich die vorliegende Erfindung in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben wurde, können viele Modifikationen und Änderungen ausgeführt werden, ohne die Erfindung zu verlassen. Demgemäß ist beabsichtigt, dass sämtliche dieser Modifikationen und Änderungen als innerhalb dem Geist und dem Umfang der Erfindung liegend betrachtet werden.Although the present invention in terms of preferred embodiments has been described many modifications and changes are made, without leaving the invention. Accordingly, it is intended that all these modifications and changes considered to be within the spirit and scope of the invention become.

Claims

A capacitive position sensor for adjusting a parameter or function to a desired value in a range of parameter or function values by determining the position of an object on a capacitive position sensor, the capacitive position sensor comprising: a detection element including a detection path; at least one port associated with the Erfas is connected sungselement; at least one sensing channel connected to the at least one port, the sensing channel operable to generate a signal indicative of the capacitance between the port and a system ground; Means for determining a position of an object on the detection element; and means for further refining the position of the object corresponding to a value in the parameter range of values; characterized by a processor operable to interpret and process the signal to determine the approximate position of an object on the detection path, the processor being configured to provide a first mode of the capacitive position sensor in which the range of parameter or functional values are mapped onto the detection path and in which the parameter or function can be set to approximately the desired value by touching the detection path at a first point and providing a second mode in which the displacement of an object on the detection element determines the parameter or adjusting the function of the value initially set in the first mode, the processor being configured, in response to the capacitive coupling caused by a movement displacement of an object along the detection path relative to the first touch point first Mode to switch to the second mode.

Sensor according to claim 1, wherein the detection path is formed in the form of a closed loop.

A sensor according to claim 1 or 2, wherein the processor requires that the movement shift exceeds a minimum threshold, a change the operating mode of the sensor from a first operating mode in to initiate a second mode of operation.

The sensor of claim 3, wherein the minimum threshold is predetermined and the processor is configurable, the minimum Threshold dependent the required sensitivity and the parameter or function, which is adjusted to adjust to different values.

Sensor according to one of claims 1 to 4, wherein the processor in the second mode of operation, an incremental change in the parameter or function value causes, when it is detected, that the object has a predetermined threshold displacement along the detection path has moved.

Sensor according to one of claims 1 to 5, wherein the processor in the second mode of operation, the parameter or function value changes a number of units, which is based on the number of times of capture that the object displacement along the detection path exceeded the predetermined threshold shift Has.

Sensor according to one of claims 1 to 4, wherein the processor in a second mode of operation, a narrower subrange of the range of parameter or function values on the collection path around the initially in the first operating mode adjusted parameter or function value.

Sensor according to one of the preceding claims, wherein the processor is further configured such that the first mode of operation is activated when in the second operating mode, a release of the contact from the detection element followed by a subsequent re-touching of the Capturing element is detected.

Sensor according to one of the preceding claims, wherein the parameter controlled by the capacitive position sensor or the function controlled by the capacitive position sensor is selected from the group: temperature, volume, contrast, brightness and Frequency.

Sensor according to one of the preceding claims, wherein the processor is designed to allow that to be controlled Parameter or the function to be controlled before the use of the capacitive Position sensors selected becomes.

Control panel of an electronic device that a capacitive position sensor according to one of the preceding claims contains.

Electronic device with a control panel that a capacitive position sensor according to one of the preceding claims contains.

An electronic device according to claim 12, comprising the group selected is: a stove, a microwave oven, a TV, a washing machine, an MP player, a mobile phone and a multimedia device.

A method of setting a parameter or function to a desired value in a range of parameter or function values by determining the position of an object on a capacitive position sensor, the capacitive position sensor comprising: a detection element including a detection path; at least one terminal connected to the detection element; at least one detection channel associated with the at least one port that is, wherein the sense channel is operable to generate a signal indicative of the capacitance between the terminal and the system ground; Means for determining a position of an object on the detection element; and means for further refining the position of the object corresponding to a value in the parameter range of values or function values; the method comprising: in a first mode of the capacitive position sensor in which the range of parameter or function values is mapped onto the detection path, bringing an object close to the detection element to a first point so as to determine a position of the object and thereby initially setting the parameter or function to approximately the desired value; in the second mode, moving the object on the detection element to adjust the parameter or function from the initially set value to the desired value; and processing the signal to determine the selected parameter or function value, characterized by initiating a change of the mode of the sensor from the first mode to a second mode in response to the capacitive coupling caused by a movement displacement of the object along the detection path is caused in relation to the first point of contact of the object on the detection element.

The method of claim 14, wherein the detection path is formed in the form of a closed loop.

The method of claim 14 or 15, wherein required is that the movement displacement exceeds a minimum threshold, a change the operating mode of the sensor from a first operating mode in to initiate a second mode of operation.

The method of claim 16, wherein the minimum threshold predetermined and dependent the required sensitivity and the parameter or function, which is adjusted to different values.

Method according to one of claims 14 to 17, wherein in the second operating mode an incremental change of the parameter or Function value is caused by the fact that the object over a predetermined threshold displacement along the detection path has moved.

Method according to one of claims 14 to 18, wherein in the second operating mode the parameter or function value by one Number of units changed is based on the number of times that the object relocation along the detection path exceeds the predetermined threshold shift.

Method according to one of claims 14 to 17, wherein in one second operating mode is a narrower subrange of the range of Parameter or function values on the acquisition path to that in the first Operating mode initially adjusted parameter or function value is mapped.

A method according to any one of claims 14 to 20, wherein releasing the contact followed by the sensing element in the second mode of operation a subsequent Wiederberühren of the detection element causes the first operating mode again is activated.

A method according to any one of claims 14 to 21, wherein the of the capacitive position sensor controlled parameters or the of the capacitive position sensor controlled function is selected from the group: temperature, volume, contrast, brightness and Frequency.

A method according to any one of claims 14 to 22, wherein the controlling parameters or the function to be controlled before use of the capacitive position sensor is selectable.