БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ УЗЕЛ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК H03K17/955 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки на выдачу патента США под №14/284,659, поданной 22 мая 2014 года и озаглавленной «ПОДАТЛИВЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ УЗЕЛ И СПОСОБ АКТИВАЦИИ» («PLIABLE PROXIMITY SWITCH ASSEMBLY AND ACTIVATION METHOD»), которая является частичным продолжением заявки на выдачу патента США под №14/168,614, поданной 30 января 2014 года, озаглавленной «БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ УЗЕЛ И СПОСОБ АКТИВАЦИИ, ИМЕЮЩИЕ РЕЖИМ ВИРТУАЛЬНОЙ КНОПКИ» («PROXIMITY SWITCH ASSEMBLY AND ACTIVATION METHOD HAVING VIRTUAL BUTTON MODE»), которая является частичным продолжением заявки на выдачу патента США под №13/444,393, поданной 11 апреля 2012 года, озаглавленной «БЕСКОНТАКТНЫЙ ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЙ УЗЕЛ И СПОСОБ АКТИВАЦИИ С РЕЖИМОМ НАЩУПЫВАНИЯ» («PROXIMITY SWITCH ASSEMBLY AND ACTIVATION METHOD WITH EXPLORATION MODE»). Вышеуказанные родственные заявки настоящим включены в состав посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к переключателям, и в частности, относится к бесконтактным переключателям, имеющим улучшенное определение активации переключателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Автомобильные транспортные средства типично оборудованы различными приводимыми в действие пользователем переключателями, такими как переключатели для управления устройствами, в том числе, электрическими стеклоподъемниками, фарами, стеклоочистителями, прозрачными или полупрозрачными люками в крыше, внутренним освещением, радиоприемными и информационно-развлекательными устройствами, и различными другими устройствами. Как правило, этим типам переключателей необходимо приводиться в действие пользователем, чтобы активировать или деактивировать устройство или выполнить некоторый тип функции управления. Бесконтактные переключатели, такие как емкостные переключатели, применяют один или более бесконтактных датчиков для формирования поля возбуждения для определения и определения изменений у поля возбуждения, указывающих приведение в действие переключателя пользователем, типично, пальцем пользователя в непосредственной близости или контакте с датчиком. Емкостные переключатели типично выполнены с возможностью обнаруживать приведение в действие переключателя пользователем на основании сравнения поля возбуждения для определения с пороговым значением.

Переключающие узлы часто применяют множество емкостных переключателей в непосредственной близости друг к другу и, как правило, требуют, чтобы пользователь выбирал одиночный требуемый емкостной переключатель для выполнения намеченной операции. В некоторых применениях, таких как использование в автомобиле, водитель транспортного средства обладает ограниченной способностью видеть переключатели вследствие отвлечения внимания водителя. В таких применениях, желательно предоставлять пользователю возможность нащупывать специфичную кнопку в переключающем узле, тем временем, избегая преждевременного определения активации переключателя. Таким образом, желательно различать, намеревается ли пользователь активировать переключатель или просто нащупывает специфичную кнопку переключателя, тем временем, фокусируясь на более высокоприоритетной задаче, такой как вождение, или не имеет намерения активировать переключатель. Соответственно, желательно предусмотреть устройство бесконтактного переключателя, которое улучшает использование бесконтактных переключателей человеком, таким как водитель транспортного средства.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения, предусмотрен бесконтактный переключающий узел, содержащий:

жесткую подложку, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности;

бесконтактный датчик, расположенный на подложке;

податливый материал, расположенный на верхней поверхности подложки; и

углубление в верхней поверхности подложки в области между податливым материалом и бесконтактным датчиком, при этом углубление больше, чем бесконтактный датчик.

В одном из вариантов предложен узел, в котором углубление имеет первую длину, а бесконтактный датчик имеет вторую длину, при этом первая длина больше, чем вторая длина по меньшей мере на 5 миллиметров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором первая длина превышает вторую длину в диапазоне от 5 до 10 миллиметров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором углубление имеет толщину в диапазоне от 0,5 до 2,0 миллиметров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором податливый материал является резиной.

В одном из вариантов предложен узел, в котором воздушный зазор образован в углублении.

В одном из вариантов предложен узел, в котором бесконтактный датчик расположен на нижней поверхности подложки.

В одном из вариантов предложен узел, дополнительно содержащий схему управления, контролирующую поле возбуждения, связанное с бесконтактным датчиком и определяющую активацию бесконтактного переключателя на основании сигнала, вырабатываемого датчиком, относительно порогового значения, когда палец пользователя нажимает податливый материал.

В одном из вариантов предложен узел, в котором узел содержит множество бесконтактных переключателей, каждый из бесконтактных переключателей содержит бесконтактный датчик, образованный на нижней поверхности подложки, и углубление, образованное на верхней поверхности подложки, и по меньшей мере одну канавку, продолжающуюся в подложку между смежными бесконтактными переключателями.

В одном из вариантов предложен узел, содержащий емкостной переключатель, содержащий один или более емкостных датчиков.

В одном из вариантов предложен узел, установленный в транспортном средстве.

В одном из вариантов предложен узел, в котором податливый материал содержит выступающий участок, расположенный над углублением.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения, предусмотрен бесконтактный переключающий узел транспортного средства, содержащий:

жесткую подложку, имеющую первую и вторую поверхности;

бесконтактный датчик, расположенный на первой поверхности подложки;

податливый материал, расположенный на второй поверхности подложки; и

углубление, образующее воздушный зазор во второй поверхности подложки в области между податливым материалом и бесконтактным датчиком, при этом углубление является более длинным, чем бесконтактный датчик.

В одном из вариантов предложен узел, в котором углубление имеет первую длину, а бесконтактный датчик имеет вторую длину, при этом первая длина больше, чем вторая длина по меньшей мере на 5 миллиметров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором первая длина превышает вторую длину в диапазоне от 5 до 10 миллиметров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором углубление имеет толщину в диапазоне от 0,5 до 2,0 миллиметров.

В одном из вариантов предложен узел, в котором податливый материал является резиной.

В одном из вариантов предложен узел, в котором бесконтактный переключатель содержит емкостной переключатель, содержащий один или более емкостных датчиков.

В одном из вариантов предложен узел, в котором податливый материал содержит выступающий участок, расположенный над углублением.

В одном из вариантов предложен узел, содержащий множество бесконтактных переключателей, каждый из бесконтактных переключателей содержит бесконтактный датчик, образованный на нижней поверхности подложки, и углубление, образованное на верхней поверхности подложки, и по меньшей мере одну канавку, продолжающуюся в подложку между смежными бесконтактными переключателями.

Эти и другие аспекты, цели и признаки настоящего изобретения будут поняты и оценены по достоинству специалистами в данной области техники по изучению следующего описания изобретения, формулы изобретения и прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На чертежах:

фиг. 1 - общий вид пассажирского отделения автомобильного транспортного средства, имеющего консоль над ветровым стеклом, применяющую бесконтактный переключающий узел, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 2 - увеличенный вид консоли над ветровым стеклом и бесконтактного переключающего узла, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - увеличенный вид в поперечном разрезе, взятый по линии III-III на фиг. 2, показывающий массив бесконтактных переключателей относительно пальца пользователя;

фиг. 4 – схематичное изображение емкостного датчика, применяемого в каждом из емкостных переключателей, показанных на фиг. 3;

фиг. 5 - структурная схема, иллюстрирующая бесконтактный переключающий узел, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 6 - график, иллюстрирующий счет сигнала для одного канала, связанного с емкостным датчиком, показывающий профиль движения активации;

фиг. 7 - график, иллюстрирующий счет сигнала для двух каналов, связанных с емкостными датчиками, показывающий профиль скользящего движения нащупывания/поиска;

фиг. 8 - график, иллюстрирующий счет сигнала для канала прохождения сигнала, связанного с емкостными датчиками, показывающий профиль медленного движения активации;

фиг. 9 - график, иллюстрирующий счет сигнала для двух каналов, связанных с емкостными датчиками, показывающий профиль быстро скользящего движения нащупывания/поиска;

фиг. 10 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания/поиска, иллюстрирующий активацию стабильным нажатием на пике, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 11 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания/поиска, иллюстрирующий активацию стабильным нажатием на падении сигнала ниже пика, согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 12 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания/поиска, иллюстрирующий повышенное стабильное нажатие на площадке для активации переключателя, согласно дополнительному варианту осуществления;

фиг. 13 - график, иллюстрирующий счет сигнала для трех каналов, связанных с емкостными датчиками, в режиме нащупывания и выбор площадки на основании повышенного стабильного нажатия, согласно дополнительному варианту осуществления;

фиг. 14 - граф состояний, иллюстрирующий пять состояний узла емкостного переключателя, реализуемых конечным автоматом, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 15 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для выполнения способа активации переключателя переключающего узла, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 16 – блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая обработку активации переключателя и отпускания переключателя;

фиг. 17 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая логику для переключения между неопределенным и активным состояниями переключателя;

фиг. 18 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая логику для переключения из активного состояния переключателя в неопределенное состояние переключателя или пороговое состояние переключателя;

фиг. 19 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для переключения между пороговым состоянием переключателя и состоянием поиска переключателя;

фиг. 20 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ виртуальной кнопки, реализующий состояние поиска переключателя;

фиг. 21 - график, иллюстрирующий счет сигнала для канала, связанного с емкостным датчиком, имеющим режим нащупывания и режим виртуальной кнопки для активации переключателя, согласно дополнительному варианту осуществления;

фиг. 22 - график, иллюстрирующий счет сигнала для режима виртуальной кнопки, в котором активация не инициирована;

фиг. 23 - график, иллюстрирующий счет сигнала для емкостного датчика в режиме нащупывания, дополнительно иллюстрирующий, когда активируется переключатель, согласно варианту осуществления по фиг. 21;

фиг. 24 - график, иллюстрирующий счет сигнала для емкостного датчика, дополнительно иллюстрирующий, когда инициируются активации, согласно варианту осуществления по фиг. 21;

фиг. 25 - график, иллюстрирующий счет сигнала для емкостного датчика, дополнительно иллюстрирующий таймаут для выхода из режима виртуальной кнопки и повторного входа в режим виртуальной кнопки, согласно варианту осуществления по фиг. 21;

фиг. 26 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для обработки канала прохождения сигнала с режимом виртуальной кнопки, согласно варианту осуществления, показанному на фиг. 21;

фиг. 27 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая режим виртуальной кнопки для обработки канала прохождения сигнала, согласно варианту осуществления по фиг. 21;

фиг. 28A - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, имеющего бесконтактные переключатели и покрывающий податливый материал, по отношению к пальцу пользователя, показанному в первом положении, согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 28B - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла по фиг. 28A, дополнительно иллюстрирующий палец пользователя во втором положении;

фиг. 28C вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла по фиг. 28A, дополнительно иллюстрирующий нажатие пальцем на податливый слой в третьем положении;

фиг. 28D - график, иллюстрирующий сигнал, вырабатываемый одним из бесконтактных датчиков в ответ на перемещение пальца и нажатие податливого покрытия, как видно на фиг. 28A-28C;

фиг. 29A - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, применяющего податливый материал покрытия, имеющий выступающие области с воздушными зазорами, и палец пользователя, показанный в первом положении, согласно дополнительному варианту осуществления;

фиг. 29B - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла по фиг. 29A, дополнительно иллюстрирующий палец пользователя во втором положении;

фиг. 29C вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, как видимый на фиг. 29A, дополнительно иллюстрирующий нажатие переключателя пальцем пользователя в третьем положении;

фиг. 29D - график, иллюстрирующий сигнал, вырабатываемый одним из датчиков в ответ на перемещение пальца, как показано на фиг. 29A-29C;

фиг. 30 - граф состояний, иллюстрирующий различные состояния узла емкостного переключателя, имеющего покрытие из податливого материала и режим виртуальной кнопки;

фиг. 31 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая процедуру для обработки сигнала, вырабатываемого бесконтактным переключателем, имеющим покрытие из податливого материала, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 32 – общий вид в поперечном разрезе консоли над ветровым стеклом транспортного средства, имеющей бесконтактный переключающий узел, применяющий углубления в подложке и податливое покрытие, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 33 - вид сверху консоли над ветровым стеклом и переключающего узла, показанного на фиг. 32 с датчиками и углублениями, показанными невидимыми пунктирными линиями;

фиг. 34A - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, показанного на фиг. 32, и пальца пользователя, показанного в первом положении, согласно одному из вариантов осуществления;

фиг. 34B - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла по фиг. 34A, дополнительно иллюстрирующий палец пользователя во втором положении;

фиг. 34C вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, как видимый на фиг. 34A, дополнительно иллюстрирующий нажатие переключателя пальцем пользователя в третьем положении;

фиг. 34D - график, иллюстрирующий сигнал, вырабатываемый одним из бесконтактных датчиков в ответ на перемещение пальца, как показано на фиг. 34A-34C;

фиг. 35 - общий вид в поперечном разрезе консоли над ветровым стеклом транспортного средства, имеющей бесконтактный переключающий узел, применяющий канавку между смежными датчиками, согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 36 - вид сверху консоли над ветровым стеклом и переключающего узла, показанного на фиг. 35 с датчиками, углублениями и канавками, показанными невидимыми линиями;

фиг. 37A - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, показанного на фиг. 35, и пальца пользователя, показанного в первом положении, согласно еще одному варианту осуществления;

фиг. 37B - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла по фиг. 37A, дополнительно иллюстрирующий палец пользователя во втором положении;

фиг. 37C - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, как видимый на фиг. 37A, дополнительно иллюстрирующий палец пользователя в третьем положении;

фиг. 37D - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, как видимый на фиг. 37A, дополнительно иллюстрирующий палец пользователя в четвертом положении;

фиг. 37E - график, иллюстрирующий два сигнала, вырабатываемых двумя датчиками в ответ на перемещение пальца, как показано на фиг. 37A-37D; и

фиг. 38 - вид в поперечном разрезе бесконтактного переключающего узла, применяющего податливый материал покрытия, имеющий углубление и выступающую область в податливом материале над каждым углублением, согласно дополнительному варианту осуществления.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как требуется, в материалах настоящего описания раскрыты детализированные варианты осуществления настоящего изобретения; однако, следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются всего лишь примером изобретения, который может быть воплощен в различных и альтернативных формах. Фигуры не обязательно предназначены для детального проектирования; некоторые схемы могут быть преувеличены или минимизированы, чтобы показывать общее функциональное представление. Поэтому, специфичные конструктивные и функциональные детали, раскрытые в материалах настоящего описания, не должны интерпретироваться в качестве ограничивающих, а только качестве представляющих основу для изучения специалистом в данной области техники для различного применения настоящего изобретения.

Со ссылкой на фиг. 1 и 2, в целом проиллюстрирована внутренняя часть автомобильного транспортного средства 10, имеющего пассажирское отделение и переключающий узел 20, имеющий множество бесконтактных переключателей 22, имеющих контроль и определение активации переключателя согласно одному из вариантов осуществления. Транспортное средство 10, как правило, включает в себя консоль 12 над ветровым стеклом, смонтированную на обивку потолка на нижней стороне крыши или потолка в верхней части пассажирского отделения транспортного средства, в целом выше передней пассажирской посадочной зоны. Переключающий узел 20 имеет множество бесконтактных переключателей 22, расположенных вплотную друг к другу в консоли 12 над ветровым стеклом, согласно одному из вариантов осуществления. Различные бесконтактные переключатели 22 могут управлять любым из некоторого количества устройств и функций транспортного средства, таких как управление перемещением полупрозрачного или прозрачного люка 16 в крыше, управление перемещением шторки 18 люка в крыше, управление активацией одного или более осветительных устройств, таких как внутренние плафоны для освещения карты/чтения и потолочный плафон 30, и различные другие устройства и функции. Однако, следует принимать во внимание, что бесконтактные переключатели 22 могут быть расположены где угодно в транспортном средстве 10, к примеру, на приборной панели, на других консолях, таких как центральная консоль, встроены в дисплей 14 с сенсорным экраном для радиовещательной или информационно-развлекательной системы, такой как дисплей навигационной и/или аудиосистемы, или расположены где угодно на борту транспортного средства 10 согласно различным применениям транспортного средства.

Бесконтактные переключатели 22 показаны и описаны в материалах настоящего описания в качестве емкостных переключателей согласно одному из вариантов осуществления. Каждый бесконтактный переключатель 22 включает в себя по меньшей мере один бесконтактный датчик, который выдает поле возбуждения для определения, чтобы считывать прикосновение или непосредственную близость (например, в пределах одного миллиметра) пользователя к одному или более бесконтактных датчиков, такие как проводящее движение пальцем пользователя. Таким образом, поле возбуждения для определения каждого бесконтактного переключателя 22 является емкостным полем в примерном варианте осуществления, и палец пользователя имеет удельную электропроводность и диэлектрические свойства, которые вызывают изменение или возмущение поля возбуждения для определения, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Однако специалистами в данной области техники также следует принимать во внимание, что могут использоваться дополнительные или альтернативные типы бесконтактных датчиков, такие как, но не в качестве ограничения, индуктивные датчики, оптические датчики, датчики температуры, резистивные датчики, и тому подобное, или их комбинация. Примерные бесконтактные датчики описаны в Руководстве по проектированию датчиков касания ATMEL^® от 9 апреля 2009 года, 10620 D-AT42-04/09, указанный документ таким образом включена в материалы настоящего описания посредством ссылки.

Бесконтактные переключатели 22, показанные на фиг. 1 и 2, каждый предусматривает управление компонентом или устройством транспортного средства или обеспечивает назначенную функцию управления. Один или более из бесконтактных переключателей 22 могут быть выделены под управление перемещением полупрозрачного или прозрачного люка 16 в крыше, чтобы заставлять прозрачный люк 16 в крыше перемещаться в направлении открывания или закрывания, наклонять прозрачный люк в крыше или останавливать перемещение прозрачного люка в крыше на основании алгоритма управления. Один или более других бесконтактных переключателей 22 могут быть выделены под управление перемещением шторки 18 прозрачного люка в крыше между открытым и закрытым положениями. Каждый из прозрачного люка 16 в крыше и шторки 16 могут приводиться в действие электродвигателем в ответ на приведение в действие соответствующего бесконтактного переключателя 22. Другие бесконтактные переключатели 22 могут быть выделены под управление другими устройствами, такое как включение внутреннего плафона для освещения карты/чтения, выключение плафона для освещения карты/чтения, включения или выключения потолочной лампы, отпирание багажника, открывание задней двери багажника или отмена действия дверного выключателя освещения. Дополнительные средства управления посредством бесконтактных переключателей 22 могут включать в себя приведение в действие подъема и опускания электрических стеклоподъемников дверей. Различные другие средства управления транспортного средства могут управляться посредством бесконтактных переключателей 22, описанных в материалах настоящего описания.

Со ссылкой на фиг. 3, проиллюстрирована часть бесконтактного переключающего узла 20, имеющего массив из трех, последовательно расположенных бесконтактных переключателей 22 в тесной связи друг с другом по отношению к пальцу 34 пользователя во время использования переключающего узла 20. Каждый бесконтактный переключатель 22 включает в себя один или более бесконтактных датчиков 24 для формирования поля возбуждения для определения. Согласно одному из вариантов осуществления, каждый из бесконтактных датчиков 24 может быть образован посредством печати проводящей печатной краской на верхней поверхности полимерной консоли 12 над ветровым стеклом. Один из примеров бесконтактного датчика 24 из печатной краски показан на фиг. 4, как правило, имеющий задающий электрод 26 и приемный электрод 28, каждый имеет встречногребенчатые выступы для формирования емкостного поля 32. Следует принимать во внимание, что каждый из бесконтактных датчиков 24 может быть образован иным образом, к примеру, посредством монтажа предварительно образованной проводящей трассировки схемы на подложку согласно другим вариантам осуществления. Задающий электрод 26 принимает задающие импульсы прямоугольной волны, прикладываемые с напряжением V_I. Приемный электрод 28 имеет вывод для формирования выходного напряжения V_O. Следует принимать во внимание, что электроды 26 и 28 могут быть расположены в различных других конфигурациях для формирования емкостного поля в качестве поля 32 возбуждения.

В варианте осуществления, показанном и описанном в материалах настоящего описания, к задающему электроду 26 каждого бесконтактного датчика 24 прикладывается входной сигнал V_I напряжения в качестве импульсов прямоугольной волны, имеющих цикл импульса заряда, достаточный для зарядки приемного электрода 28 до требуемого напряжения. Приемный электрод 28, в силу этого, служит в качестве измерительного электрода. В показанном варианте осуществления, смежные поля 32 возбуждения для определения, вырабатываемые смежными бесконтактными переключателями 22, слегка перекрываются, однако, перекрытие может не существовать согласно другим вариантам осуществления. Когда пользователь или оператор, к примеру, палец 34 пользователя проникает в поле 32 возбуждения, бесконтактный переключающий узел 20 обнаруживает возмущение, вызванное пальцем 34 в отношении поля 32 возбуждения, и определяет, является ли возмущение достаточным для активации соответствующего бесконтактного переключателя 22. Возмущение поля 32 возбуждения выявляется посредством обработки сигнала импульса заряда, связанного с соответствующим каналом прохождения сигнала. Когда палец 34 пользователя контактирует с двумя полями 32 возбуждения, бесконтактный переключающий узел 20 выявляет возмущение обоих подвергаемых контакту полей 32 возбуждения через отдельные каналы прохождения сигнала. Каждый бесконтактный переключатель 22 имеет свой собственный выделенный канал прохождения сигнала, образующий счеты импульсов заряда, который обрабатывается, как обсуждено в материалах настоящего описания.

Со ссылкой на фиг. 5, проиллюстрирован бесконтактный переключающий узел 20 согласно одному из вариантов осуществления. Показано множество бесконтактных датчиков 24, выдающих входные сигналы в контроллер 40, такой как микроконтроллер. Контроллер 40 может включать в себя схему управления, такую как микропроцессор 42 и память 48. Схема управления может включать в себя схему управления определением, обрабатывающую поле возбуждения каждого датчика 22 для определения активацию пользователем соответствующего переключателя посредством сравнения сигнала поля возбуждения с одним или более пороговых значений в соответствии с одной или более процедур управления. Следует принимать во внимание, что другие аналоговые и/или цифровые схемы управления могут применяться для обработки каждого поля возбуждения, определения активации пользователем и инициирования действия. Контроллер 40 может применять способ сбора данных QMatrix, имеющийся в распоряжении от ATMEL^®, согласно одному из вариантов осуществления. Способ сбора данных ATMEL применяет компилятор C/C++ и отладчик WinAVR на основном компьютере WINDOWS^® для упрощения разработки и испытания обслуживающей программы Hawkeye, которая предоставляет возможность контроля в реальном времени внутреннего состояния критических переменных в программном обеспечении, а также сбора журналов данных для последующей обработки.

Контроллер 40 выдает выходной сигнал в одно или более устройств, которые выполнены с возможностью выполнять специальные действия в ответ на правильную активацию бесконтактного переключателя. Например, одно или более устройств могут включать в себя прозрачный люк 16 в крыше, имеющий электродвигатель для перемещения панели прозрачного люка в крыше между открытым и закрытым, и наклонным положениями, шторку 18 прозрачного люка в крыше, которая перемещается между открытым и закрытым положениями, и осветительные устройства 30, которые могут включаться и выключаться. Могут управляться другие устройства, такие как радиоприемник, для выполнения функций включения и выключения, регулирования уровня громкости, поиска каналов трансляции, и другие типы устройств для выполнения других специальных функций. Один из бесконтактных переключателей 22 может быть выделен для побуждения прозрачного люка в крыше закрываться, еще один бесконтактный переключатель 22 может быть выделен для побуждения прозрачного люка в крыше открываться, и дополнительный переключатель 22 может быть выделен для приведения прозрачного люка в крыше в наклонное положение, все из которых заставляли бы электродвигатель перемещать прозрачный люк в крыше в требуемое положение. Шторка 18 прозрачного люка в крыше может открываться в ответ на один бесконтактный переключатель 22 и может закрываться в ответ на другой бесконтактный переключатель 22.

Дополнительно показан контроллер 40, имеющий аналого-цифровое (A/D) сравнивающее устройство 44, присоединенное к микропроцессору 42. Сравнивающее устройство 44 A/D принимает выходной сигнал V_O напряжения с каждого из бесконтактных датчиков 22, преобразует аналоговый сигнал в цифровой сигнал и выдает цифровой сигнал в микропроцессор 42. Дополнительно, контроллер 40 включает в себя счетчик 46 импульсов, присоединенный к микропроцессору 42. Счетчик 46 импульсов подсчитывает импульсы сигнала заряда, которые прикладываются к каждому задающему электроду каждого бесконтактного датчика, выполняет подсчет импульсов, необходимых для зарядки конденсатора до тех пор, пока выходной сигнал V_O напряжения не достигает заданного напряжения, и выдает счет в микропроцессор 42. Счет импульсов является указывающим изменение емкости соответствующего емкостного датчика. Контроллер 40 дополнительно показан поддерживающим связь с задающим буфером 15 с широтно-импульсной модуляцией. Контроллер 40 выдает сигнал с широтно-импульсной модуляцией в задающий буфер 15 с широтно-импульсной модуляцией для формирования последовательности V_I импульсов прямоугольной волны, которая прикладывается к каждому задающему электроду каждого бесконтактного датчика/переключателя 22. Контроллер 40 обрабатывает процедуру 100 управления, хранимую в памяти для контроля и выполнения принятия решения в отношении активации одного из бесконтактных переключателей.

На фиг. 6-13, изменение счета импульсов заряда датчика датчика, показанное в качестве дельты счета датчика (ΔSensorCount) для множества каналов прохождения сигала, связанных с множеством бесконтактных переключателей 22, таких как три переключателя 22, показанные на фиг. 3, проиллюстрировано согласно различным примерам. Изменение счета импульса заряда датчика является разностью между инициализированным опорным значением счета без какого бы то ни было пальца или другого объекта, присутствующего в поле возбуждения, и соответствующим показанием датчика. В этих примерах, палец пользователя проникает в поля 32 возбуждения, связанные с каждым из трех бесконтактных переключателей 22, как правило, одно поле возбуждения для определения за раз с перекрытием между смежными полями 32 возбуждения по мере того, как палец пользователя перемещается через массив переключателей. Канал 1 - изменение (Δ) счета импульсов заряда датчика, связанного с первым емкостным датчиком 24, канал 2 - изменение счета импульсов заряда датчика, связанного с смежным вторым емкостным датчиком 24, а канал 3 - изменение счета импульсов заряда датчика, связанного с третьим емкостным датчиком 24, прилегающим к второму емкостному датчику. В раскрытом варианте осуществления, бесконтактные датчики 24 являются емкостными датчиками. Когда палец пользователя находится в контакте с или в непосредственной близости от датчика 24, палец изменяет емкость, измеренную соответствующим датчиком 24. Емкость находится параллельно с паразитной емкостью незатронутой площадки датчика и, по существу, измеряется в качестве смещения. Наведенная пользователем или оператором емкость пропорциональна диэлектрической постоянной пальца или другой части тела пользователя, поверхности, подвергающейся воздействию емкостной площадки, и обратно пропорциональна расстоянию конечности пользователя до кнопки переключателя. Согласно одному из вариантов осуществления, каждый датчик возбуждается последовательностью импульсов напряжения посредством электроники широтно-импульсной модуляции (ШИМ, PWM) до тех пор, пока датчик на заряжается до установленного потенциала напряжения. Такой способ сбора данных заряжает приемный электрод 28 до известного потенциала напряжения. Цикл повторяется до тех пор, пока напряжение на измерительном конденсаторе не достигает заданного напряжения. Расположение пальца пользователя на поверхности касания переключателя 24 привносит внешнюю емкость, которая повышает величину заряда, передаваемого в каждом цикле, тем самым, уменьшая общее количество циклов, требуемых, чтобы измерительная емкость достигала заданного напряжения. Палец пользователя заставляет изменение счета импульсов заряда датчика возрастать, поскольку это значение основано на инициализированном опорном счете минус показание датчика.

Бесконтактный переключающий узел 20 способен распознавать движение руки пользователя, когда рука, в частности, палец, находится в непосредственной близости от бесконтактных переключателей 22, чтобы различать, состоит ли намерение пользователя в том, чтобы активировать переключатель 22, нащупать специфичную кнопку переключателя, тем временем, фокусируясь на более высокоприоритетных задачах, таких как вождение, или является результатом задачи, такой как регулировка зеркала заднего вида, которая ничего не должна делать с приведением в действие бесконтактного переключателя 22. Бесконтактный переключающий узел 20 может действовать в режиме нащупывания или поиска, который дает пользователю возможность нащупывать кнопочные панели или кнопки, проводя или скользя пальцем в непосредственной близости от переключателей, не инициируя активацию переключателя до тех пор, пока не определено намерение пользователя. Бесконтактный переключающий узел 20 контролирует амплитуду сигнала, вырабатываемого в ответ на поле возбуждения, определяет дифференциальное изменение вырабатываемого сигнала и формирует выходной сигнал активации, когда дифференциальный сигнал превышает пороговое значение. Как результат, предоставлена возможность нащупывания бесконтактного переключающего узла 20, чтобы пользователи были свободны нащупывать площадку интерфейса с переключателями своими пальцами без непреднамеренного инициирования события, время отклика интерфейса является быстрым, активация происходит, когда палец контактирует с панелью поверхности, и непреднамеренная активация переключателя предотвращается или уменьшается.

Со ссылкой на фиг. 6, по мере того, как палец 34 пользователя приближается к переключателю 22, связанному с каналом 1 прохождения сигнала, палец 34 проникает в поле 32 возбуждения, связанное с датчиком 24, которое вызывает нарушение емкости, тем самым, давая в результате увеличение счета датчик, как показано сигналом 50A, имеющим типичный профиль движения активации. Способ крутизны входного уклона может использоваться для определения, намеревается ли оператор нажать кнопку или нащупать интерфейс, на основании крутизны входного уклона в сигнале 50A у сигнала канала 1, возрастающего от точки 52, где сигнал 50A пересекает счет активного уровня (LVL_ACTIVE), вплоть до точки 54, где сигнал 50A пересекает счет порогового уровня (LVL_THRESHOLD), согласно одному из вариантов осуществления. Крутизна входного уклона является дифференциальным изменением вырабатываемого сигнала между точками 52 и 54, которое происходило в течение периода времени между моментами t_th и t_ac времени. Так как числитель, пороговый уровень - активный уровень, как правило изменяется только в то время как обнаружено наличие перчатки, но, иначе, является постоянным значением, крутизна может рассчитываться просто в качестве времени, истекшего до перехода с активного уровня на пороговый уровень, указываемого ссылкой как t_{active2threshold}, которое является разностью между моментами t_th и t_ac времени. Непосредственное нажатие на площадку переключателя может происходить в периоде времени, указываемом ссылкой как t_directpush в диапазоне от приблизительно 40 до 60 миллисекунд. Если время t_{active2threshold} меньше, чем или равным времени t_directpush непосредственного нажатия, то определяется, что должна происходить активация переключателя. Иначе, переключатель определяется находящимся в режиме нащупывания.

Согласно еще одному варианту осуществления, крутизна входного уклона может вычисляться в качестве разницы по времени между от момента t_ac времени в точке 52 до момента t_pk времени для достижения пикового значения счета в точек 56, указываемой ссылкой как время t_active2peak. Время t_active2peak может сравниваться с пиком непосредственного нажатия, указываемым ссылкой как t_{direct_push_pk}, который может иметь значение 100 миллисекунд согласно одному из вариантов осуществления. Если время t_active2peak меньше, чем или равным t_{direct_push_pk}, определяется, что должна происходить активация. Иначе, узел переключателя действует в режиме нащупывания.

В примере, показанном на фиг. 6, сигнал канала 1 показан возрастающим по мере того, как нарушение емкости возрастает, быстро нарастая от точки 52 до пикового значения в точке 56. Бесконтактный переключающий узел 20 определяет крутизну входного уклона в качестве периода t_{active2threshold} или t_active2peak времени, чтобы сигнал возрастал от точки 52 первого порогового значения до одного из второго порогового значения в точке 54 или пикового порогового значения в точке 56. Изменение крутизны или дифференциальное изменение вырабатываемого сигнала затем используется для сравнения с пороговым значением t_{direct_push} или t_{direct_push_pk} характерного непосредственного нажатия, чтобы определять активизацию бесконтактного переключателя. Более точно, когда время t_active2peak меньше, чем t_{direct_push}, или t_{active2threshold} меньше, чем t_{direct_push}, определяется активация переключателя. Иначе, узел переключателя остается в режиме нащупывания.

Со ссылкой на фиг. 7, один из примеров скользящего/нащупывающего движения через два переключателя проиллюстрирован по мере того, как палец проходит или скользит через поле возбуждения двух смежных бесконтактных датчиков, показанный в качестве канала 1 прохождения сигнала, помеченного 50A, и канала 2 прохождения сигнала, помеченного 50B. По мере того, как палец пользователя приближается к первому переключателю, палец проникает в поле возбуждения, связанное с датчиком первого переключателя, заставляя изменение счета датчика по сигналу 50A возрастать с более медленной скоростью, так что определяется меньшее дифференциальное изменение вырабатываемого сигнала. В этом примере, профиль канала 1 прохождения сигнала испытывает изменение времени t_active2peak, которое не меньше, чем или равным t_{direct_push}, тем самым, давая в результате вхождение в режим поиска или нащупывания. Так как t_{active2threshold} является указывающим медленное дифференциальное изменение вырабатываемого сигнала, активация кнопки переключателя не инициируется, согласно одному из вариантов осуществления. Согласно еще одному варианту осуществления, так как время t_active2peak не меньше, чем или равным t_{direct_push_pk}, указывая медленное дифференциальное изменение вырабатываемого сигнала, активация не инициируется, согласно еще одному варианту осуществления. Второй канал прохождения сигнала, помеченный 50B, показан в качестве становящегося максимальным сигналом в переходной точке 58 и имеет нарастающее изменение Δ счета датчика с дифференциальным изменением сигнала, подобным таковому у сигнала 50A. Как результат, первый и второй каналы 50A и 50B отражают скользящее движение пальца через два емкостных датчика в режиме нащупывания, давая в результате отсутствие активации обоих переключателей. С использованием периода t_{active2threshold} или t_active2peak времени, может приниматься решение активировать или не активировать бесконтактный переключатель, так как уровень его емкости достигает пика сигнала.

Для медленного перемещения непосредственного нажатия, такого как показанное на фиг. 8. дополнительная обработка может применяться, чтобы убеждаться, что активация не подразумевается. Как видно на фиг. 8, канал 1 прохождения сигнала, идентифицированный в качестве сигнала 50A, показан медленнее нарастающим в течение периода t_{active2threshold} или t_active2peak времени, что давало бы в результате вхождение в режим нащупывания. Когда обнаружено такое состояние скольжения/нащупывания, с временем t_{active2threshold}, большим, чем t_{direct_push}, если каналом, не имеющим состояния, был первый канал прохождения сигнала, входящий в режим нащупывания, и он по-прежнему является максимальным каналом (каналом с наивысшей интенсивностью), так как его емкость падает ниже порогового значения LVL_KEYUP (уровня отпускания кнопки) в точке 60, то инициируется активация переключателя.

Со ссылкой на фиг. 9, проиллюстрировано быстрое движение пальца пользователя через бесконтактный переключающий узел без активации переключателей. В этом примере, выявляется относительно большое дифференциальное изменение вырабатываемого сигнала для каналов 1 и 2, показанных линиями 50A и 50B, соответственно. Узел переключателя применяет задержанный период времени, чтобы задерживать активацию решения до переходной точки 58, в которой второй канал 50B прохождения сигнала возрастает выше первого канала 50A прохождения сигнала. Временная задержка могла бы быть установлена равной пороговому значению t_{direct_push_pk} времени согласно одному из вариантов осуществления. Таким образом, посредством применения задержанного периода времени перед определением активации переключателя, очень быстрое нащупывание бесконтактных кнопочных панелей предотвращает непреднамеренную активацию переключателя. Привнесение временной задержки в реакцию может делать интерфейс менее чувствительным и может лучше срабатывать, когда движение пальца оператора является по существу равномерным.

Если предыдущее пороговое событие, которое не приводило к активации, было обнаружено в последнее время, режим нащупывания может вводиться автоматически согласно одному из вариантов осуществления. Как результат, как только непреднамеренный ввод в действие выявляется и отклоняется, большая осмотрительность может применяться в течение периода времени в режиме нащупывания.

Еще один способ предоставлять оператору возможность входить в режим нащупывания состоит в том, чтобы использовать одну или более надлежащим образом маркированных и/или снабженных текстом зон или площадок на поверхности панели переключателей, связанных со специальными бесконтактными переключателями, с функцией сигнализации узлу бесконтактного переключателя о намерении оператора нащупывать вслепую. Одна или более площадок ввода в действие нащупывания могут быть расположены в легком для доступа месте, маловероятном для порождения активности с другими каналами прохождения сигнала. Согласно еще одному варианту осуществления, может применяться немаркированная большая площадка ввода в действие нащупывания, окружающая весь интерфейс с переключателями. Такая площадка нащупывания вероятно встречалась бы первой, в то время как рука оператора скользит параллельно внутренней отделке на консоли над ветровым стеклом, отыскивая ориентир, с которого следует начинать слепое нащупывание бесконтактного переключающего узла.

Как только узел бесконтактного датчика определяет, является ли увеличение изменения счета датчика активацией или результатом нащупывающего движения, узел продолжает определять, должно или нет и каким образом должно нащупывающее движение завершаться активацией бесконтактного переключателя. Согласно одному из вариантов осуществления, бесконтактный переключающий узел ищет стабильное нажатие на кнопке переключателя в течение по меньшей мере заданного времени. В одном из конкретных вариантов осуществления, заданное время является равным или большим, чем 50 миллисекунд, а предпочтительнее, имеет значение приблизительно 80 миллисекунд. Примеры работы переключающего узла с применением методологии стабильного времени проиллюстрированы на фиг. 10-13.

Со ссылкой на фиг. 10, нащупывание трех бесконтактных переключателей, соответствующих каналам 1-3 прохождения сигнала, помеченных как сигналы 50A-50C, соответственно, проиллюстрировано, в то время как палец скользит параллельно первому и второму переключателям в режиме нащупывания, а затем, активирует третий переключатель, связанный с каналом 3 прохождения сигнала. По мере того, как палец нащупывает первый и второй переключатели, связанные с каналами 1 и 2, активация не определяется вследствие отсутствия стабильного сигнала на линиях 50A и 50B. Сигнал на линии 50A для канала 1 начинается в качестве максимального значения сигнала до тех пор, пока канал 2 на линии 50B не становится максимальным значением и, в заключение, канал 3 становится максимальным значением. Канал 3 прохождения сигнала показан имеющим стабильное изменение счета датчика возле пикового значения в течение достаточного периода t_stable времени, такого как 80 миллисекунд, которого достаточно для инициирования активации соответствующего бесконтактного переключателя. Когда условие инициации порогового уровня было удовлетворено, и был достигнут пик, способ стабильного уровня активирует переключатель после того, как уровень на переключателе ограничен в сжатом диапазоне в течение по меньшей мере периода t_stable времени. Это предоставляет оператору возможность нащупывать различные бесконтактные переключатели и активировать требуемый переключатель, как только он найден, поддерживая палец пользователя поблизости от переключателя в течение стабильного периода t_stable времени.

Со ссылкой на фиг. 11, проиллюстрирован еще один вариант осуществления, в котором третий канал прохождения сигнала на линии 50C имеет изменение счета сигнала, которое имеет стабильное состояние на падении сигнала. В этом примере, изменение счета датчика для третьего канала превышает пороговый уровень и имеет стабильное нажатие, обнаруживаемое в течение периода t_stable времени, так что определяется активация третьего переключателя.

Согласно еще одному варианту осуществления, бесконтактный переключающий узел может применять способ виртуальной кнопки, который ищет начальное пиковое значение изменения счета датчика, в то время как в режиме нащупывания, сопровождаемое дополнительным продолжительным увеличением изменения счета датчика, чтобы принимать решение активировать переключатель, как показано на фиг. 12 и 13. На фиг. 12, третий канал прохождения сигнала на линии 50C нарастает вплоть до начального пикового значения, а затем, дополнительно возрастает на изменение счета C_vb датчика. Это эквивалентно пальцу пользователя, мягко задевающему поверхность переключающего узла по мере того, как он скользит параллельно узлу переключателя, достигая требуемой кнопки, а затем, нажимая на виртуальный механический переключатель, так что палец пользователя нажимает на контактную поверхность переключателя и повышает величину объема пальца, более близкую к переключателю. Увеличение емкости вызывается увеличенной поверхности кончика пальца, в то время как он прижимается к поверхности площадки. Увеличенная емкость может возникать незамедлительно вслед за выявлением пикового значения, показанного на фиг. 12, или может возникать вслед за уменьшением изменения счета датчика, как показано на фиг. 13. Бесконтактный переключающий узел выявляет начальное пиковое значение, сопровождаемое дальнейшим увеличенным изменением счета датчика, указанным емкостью C_vb на стабильном уровне или стабильным периодом t_stable времени. Стабильный уровень обнаружения, в целом, означает отсутствие изменения значения счета датчика в отсутствие помех, или малое изменение значения счета датчика в отсутствие помех, которое может быть задано во время калибровки.

Следует принимать во внимание, что более короткий период t_stable времени может приводить к случайным активациям, особенно сопровождающим изменение направления движения пальца на обратное, и что более длинный период t_stable времени может приводить к менее чувствительному интерфейсу.

Также следует принимать во внимание, что как способ стабильного значения, так и способ виртуальной кнопки могут быть действующими одновременно. При действии таким образом, t_stable может быть смягчено, чтобы быть более продолжительным, таким как одна секунда, поскольку оператор всегда может приводить в действие кнопку с использованием способа виртуальной кнопки без ожидания таймаута стабильного нажатия.

Бесконтактный переключающий узел дополнительно может применять надежное подавление помех для предотвращения досадных неосторожных приведений в действие. Например, с консолью над ветровым стеклом, должны избегаться случайные открывание и закрывание прозрачного люка в крыше. Слишком сильное подавление помех может кончаться отклонением намеренных активаций, которое должно избегаться. Один из подходов для подавления помех состоит в том, чтобы изучать, сообщают ли многочисленные смежные каналы одновременное инициирование событий и, если так, выбирая канал прохождения сигнала с наивысшим сигналом и активируя его, тем самым, игнорируя все другие каналы прохождения сигнала до отпускания выбранного канала прохождения сигнала.

Бесконтактный переключающий узел 20 может включать в себя способ подавления помех по регистрируемой характеристике, основанный на двух параметрах, а именно, параметре регистрируемой характеристики, который является отношением канала между наивысшей интенсивностью (максимальным каналом, max_channel) и общим накопленным уровнем (суммарным каналом, sum_channel), и параметре dac, который является количеством каналов, которые являются по меньшей мере некоторым отношением максимального канала. В одном из вариантов осуществления, dac α_dac=0,5. Параметр регистрируемой характеристики может быть определен следующим уравнением:

регистрируемая характеристика= .

Параметр dac может быть определен следующим уравнением:

dac= ∀channels_i>α_dac max_channel.

В зависимости от dac, чтобы распознанная активация не была отклонена, канал должен быть в целом чистым, то есть, регистрируемая характеристика должна быть более высокой, чем заданное значение. В одном из вариантов осуществления, α_dac=1=0,4, а α_dac=2=0,67. Если dac больше, чем 2, активация отклоняется согласно одному из вариантов осуществления.

Когда решение активировать или нет переключатель принимается в фазе падения профиля, то, вместо max_channel и sum_channel, их пиковые значения peak_max_channel и peak_sum_channel могут использоваться для расчета регистрируемой характеристики. Регистрируемая характеристика может иметь следующее уравнение:

сигнатура = .

Может применяться режим поиска с пусковыми механизмами подавления помех. Когда выявленная активация отклонена вследствие грязной сигнатуры, способ поиска или нащупывания должен автоматически вводиться в действие. Таким образом, при нащупывании вслепую, пользователь может дотягиваться всеми вытянутыми пальцами, рассчитывая установить систему отсчета, с которой следует начинать поиск. Это может запускать многочисленные каналы одновременно, тем самым, давая в результате плохую регистрируемую характеристику.

Со ссылкой на фиг. 14, показан граф состояний для бесконтактного переключающего узла 20 в реализации конечного автомата согласно одному из вариантов осуществления. Показана реализация конечного автомата, имеющая пять состояний, в том числе, состояние 70 SW_NONE (неопределенное состояние переключателя), состояние 72 SW_ACTIVE (активное состояние переключателя), состояние 74 SW_THRESHOLD (пороговое состояние переключателя), состояние 76 SW_HUNTING (состояние поиска переключателя) и состояние 78 SWITCH_ACTIVATED (переключатель активирован). Состояние 70 SW_NONE является состоянием, в котором нет выявленной активности датчика. Состояние SW_ACTIVE является состоянием, в котором какая-то активность выявлена датчиком, но не достаточна для инициирования активации переключателя в тот момент времени. Состояние SW_THRESHOLD является состоянием, в котором активность в качестве определенной датчиком достаточно высока, чтобы служить основанием активации, поиска/нащупывания или случайного движения переключающего узла. Состояние 76 SW_HUNTING начинается, когда стереотип активности в качестве определенного узлом переключателя сопоставим с взаимодействием нащупывания/поиска. Состояние 78 SWITCH_ACTIVATED является состоянием, в котором была идентифицирована активация переключателя. В состоянии 78 SWITCH_ACTIVATED, кнопка переключателя будет оставаться активной, и никакой другой выбор не будет возможен до тех пор, пока соответствующий переключатель не отпущен.

Состояние бесконтактного переключающего узла 20 изменяется в зависимости от детектирования и обработки считанных сигналов. Когда в состоянии 70 SW_NONE, узел 20 может продвигаться в состояние 72 SW_ACTIVE, когда какая-то активность выявлена одним или более датчиков. Если выявлена достаточная активность, чтобы служить основанием активации, поиска или случайного движения, узел 20 может переходить непосредственно в состояние 74 SW_THRESHOLD. Когда в состоянии 74 SW_THRESHOLD, узел 20 может переходить в состояние 76 SW_HUNTING, когда выявлен стереотип, указывающий нащупывание, или может переходить непосредственно в состояние 78 активированного переключателя. Когда активация переключателя находится в состоянии SW_HUNTING, активация переключателя может выявляться для перехода в состояние 78 SWITCH_ACTIVATED. Если сигнал отклонен, и обнаружено непреднамеренное действие, узел 20 может возвращаться в состояние 70 SW_NONE.

Со ссылкой на фиг. 15, основной способ 100 контроля и определения, когда следует вырабатывать выходной сигнал активации устройством бесконтактного переключателя, согласно одному из вариантов осуществления. Способ 100 начинается на этапе 102 и переходит на этап 104 для выполнения начальной калибровки, которая может выполняться один раз. Калиброванные значения канала прохождения сигнала вычисляются из исходных канальных данных и калиброванных опорных значений посредством вычитания опорного значения из исходных данных на этапе 106. Затем, на этапе 108, из всех показаний датчиков каналов прохождения сигнала, рассчитываются самое высокое значение счета, указываемое ссылкой как max_channel, и сумма всех показаний датчиков каналов прохождения сигнала, указываемая ссылкой как sum_channel. В дополнение, определяется количество активных каналов. На этапе 110, способ 100 рассчитывает недавний диапазон max_channel и sum_channel для более позднего определения, происходит или нет движение в настоящий момент.

Вслед за этапом 110, способ 100 переходит на этап 112 принятия решения, чтобы определять, активен ли какой-нибудь из переключателей. Если переключатели не активны, способ 100 переходит на этап 114 для выполнения интерактивной калибровки в реальном времени. Иначе, способ 116 обрабатывает отпускание переключателя на этапе 116. Соответственно, если переключатель уже был активным, то способ 100 переходит в модуль, где он ожидает и блокирует всю активность до его отпускания.

Вслед за калибровкой в реальном времени, способ 100 переходит на этап 118 принятия решения, есть ли блокировка какого-нибудь канала, указывающая недавнюю активацию и, если так, переходит на этап 120 для уменьшения таймера блокировки канала. Если блокировки каналов не выявлены, способ 100 переходит на этап 122 принятия решения, чтобы отыскивать новый max_channel. Если текущий max_channel изменился, так что есть новый max_channel, способ 100 переходит на этап 124, чтобы перенастраивать max_channel, суммировать диапазоны и устанавливать пороговые уровни. Таким образом, если идентифицирован новый max_channel, способ переустанавливает новые диапазоны сигналов и обновляет, если необходимо, параметры поиска/нащупывания. Если switch_status (состояние переключателя) меньше, чем SW_ACTIVE, то флажковый признак поиска/нащупывания устанавливается равным истинному значению, и состояние переключателя устанавливается равным SW_NONE. Если текущий max_channel не изменился, способ 100 переходит на этап 126 для обработки состояния голого (без перчаток) пальца max_channel. Это может включать в себя обработку логики между различными состояниями, как показано на графе состояний по фиг. 14.

Вслед за этапом 126, способ 100 переходит на этап 128 принятия решения, чтобы определять, активен ли какой-нибудь переключатель. Если выявлено отсутствие активации переключателей, способ 100 переходит на этап 130, чтобы выявлять возможное присутствие перчатки на руке пользователя. Наличие перчатки может выявляться на основании уменьшенного изменения значения счета емкости. Способ 100 затем переходит на этап 132, чтобы обновлять предысторию max_channel и sum_channel. Индекс активного переключателя, если таковой имеет место, затем выводится в программно-аппаратный модуль на этапе 134 перед окончанием на этапе 136.

Когда переключатель активен, вводится в действие процедура обработки отпускания переключателя, которая показана на фиг. 16. Процедура 116 обработки отпускания переключателя начинается на этапе 140 и переходит на этап 142 принятия решения, чтобы определять, является ли активный канал, меньшим, чем LVL_RELEASE (уровень отпускания), и, если так, заканчивается на этапе 152. Если активный канал меньше, чем LVL_RELEASE, то процедура 116 переходит на этап 144 принятия решения, чтобы определять, является ли LVL_DELTA_THRESHOLD (дельта порогового уровня) большей, чем 0, и, если нет, переходит на этап 146, чтобы поднимать пороговый уровень, если сигнал мощнее. Это может достигаться снижением LVL_DELTA_THRESHOLD. Этап 146 также устанавливает пороговый уровень, уровень отпускания и уровень активации. Процедура 116 затем переходит на этап 148, чтобы переустанавливать таймер предыстории максимального значения и суммы каналов для параметров поиска/нащупывания длительного стабильного сигнала. Состояние переключателя устанавливается равным SW_NONE на этапе 150 перед окончанием на этапе 152. Для выхода из модуля обработки отпускания переключателя, сигнал в активном канале должен упасть ниже LVL_RELEASE, который является адаптивным пороговым значением, которое будет изменяться, в то время как выявлено взаимодействие в перчатке. В то время как кнопка переключателя отпущена, все внутренние параметры сбрасываются, и таймер блокировки запускается для предотвращения дополнительных активаций раньше, чем истекло определенное время ожидания, такое как 100 миллисекунд. Дополнительно, пороговые уровни адаптируются в функции наличия или отсутствия перчаток.

Со ссылкой на фиг. 17, проиллюстрирована процедура 200 для определения переключения состояния из состояния SW_NONE в состояние SW_ACTIVE, согласно одному из вариантов осуществления. Процедура 200 начинается на этапе 202 для обработки состояния SW_NONE, а затем, переходит на этап 204 принятия решения, чтобы определять, является ли max_channel большим, чем LVL_ACTIVE. Если max_channel больше, чем LVL_ACTIVE, то бесконтактный переключающий узел меняет состояние с состояния SW_NONE на состояние SW_ACTIVE и заканчивает на этапе 210. Если max_channel не больше, чем LVL_ACTIVE, процедура 200 проверяет, следует ли сбрасывать флажковый признак поиска на этапе 208 перед окончанием на этапе 210. Таким образом, состояние меняется с состояния SW_NONE на состояние SW_ACTIVE, когда max_channel срабатывает выше LVL_ACTIVE. Если каналы остаются ниже этого уровня, через определенный период ожидания, флажковый признак поиска, если установлен, становится сброшенным в отсутствие поиска, что является одним из способов выхода из режима поиска.

Со ссылкой на фиг. 18, проиллюстрирован способ 220 для обработки состояния у состояния SW_ACTIVE, переходящего в состояние SW_THRESHOLD или состояние SW_NONE, согласно одному из вариантов осуществления. Способ 220 начинается на этапе 222 и переходит на этап 224 принятия решения. Если max_channel не больше, чем LVL_THRESHOLD, то способ 220 переходит на этап 226, чтобы определять, является ли max_channel меньшим, чем LVL_ACTIVE, и, если так, переходит на этап 228, чтобы переводить состояние переключателя в SW_NONE. Соответственно, состояние конечного автомата переходит из состояния SW_ACTIVE в состояние SW_NONE когда сигнал max_channel падает ниже LVL_ACTIVE. Значение дельты также может вычитаться из LVL_ACTIVE для ввода некоторого гистерезиса. Если max_channel больше, чем LVL_THRESHOLD, то процедура 220 переходит на этап 230 принятия решения, чтобы определять, было ли обнаружено последнее пороговое событие или перчатка и, если так устанавливает флажковый признак, равный истинному значению, на этапе 232. На этапе 234, способ 220 переключает состояние в состояние SW_THRESHOLD перед окончанием на этапе 236. Таким образом, если максимальный канал срабатывает выше LVL_THRESHOLD, текущее состояние переходит в состояние SW_THRESHOLD. Если обнаружены перчатки, или в последнее время обнаружено предыдущее пороговое событие, которое не привело к активации, то может автоматически начинаться режим поиска/нащупывания.

Со ссылкой на фиг. 19, проиллюстрирован способ 240 определения активации переключателя из состояния SW_THRESHOLD согласно одному из вариантов осуществления. Способ 240 начинается на этапе 242, чтобы обрабатывать состояние SW_THRESHOLD, и переходит на вершину 244 принятия решения блок-схемы, чтобы определять, стабилен ли сигнал, или находится ли канал сигнала на пике, и если нет, заканчивается на этапе 256. Если сигнал стабилен, или канал прохождения сигнала находится на пике, то способ 240 переходит на этап 246 принятия решения, чтобы определять, активен ли режим поиска или нащупывания, и, если так, сразу переходит на этап 250. Если режим поиска или нащупывания не активен, способ 240 переходит на этап 248 принятия решения, чтобы определять, чист ли и часто ли активен канал прохождения сигнала, и является ли большим, чем пороговое значение, и, если так, устанавливает активный переключатель равным максимальному каналу на этапе 250. Способ 240 переходит на вершину 252 принятия решения блок-схемы, чтобы определять, есть ли активный переключатель, и, если так, заканчивается на этапе 256. Если активного переключателя нет, способ 240 переходит на этап 254, чтобы инициализировать переменные поиска, SWITCH_STATUS, установленную равной SWITCH_HUNTING, а PEAK_MAX_BASE (базу пикового максимального канала), равной MAX_CHANNELS (максимальному значению каналов), перед окончанием на этапе 256.

В состоянии SW_THRESHOLD, решение не принимается до тех пор, пока не выявлен пик в MAX_CHANNEL. Выявление пикового значения определяется по изменению направления сигнала на обратное, или обоим, MAX_CHANNEL и SUM_CHANNEL, остающимся стабильными (ограниченными в диапазоне) в течение по меньшей мере некоторого интервала, такого как 60 миллисекунд. Как только выявлен пик, проверяется флажковый признак поиска. Если режим поиска выключен, применяется способ крутизны входного уклона. Если SW_ACTIVE для SW_THRESHOLD было меньшим, чем пороговое значение, такое как 16 миллисекунд, и регистрируемая характеристика способа подавления помех указывает его в качестве действительного события запуска, то состояние переключает в SWITCH_ACTIVE и обработка передается в модуль PROCESS_SWITCH_RELEASE (обработки отпускания переключателя), иначе, флажковый признак поиска устанавливается равным истинному значению. Если способ задержанной активации применяется вместо незамедлительной активации переключателя, состояние меняется на SW_DELAYED_ACTIVATION (задержанная активация переключателя), где принудительно применяется задержка, в конце которой, если текущий индекс MAX_CHANNEL не изменился, кнопка активируется.

Со ссылкой на фиг. 20, проиллюстрирован способ виртуальной кнопки, реализующий состояние SW_HUNTING, согласно одному из вариантов осуществления. Способ 260 начинается на этапе 262, чтобы обрабатывать состояние SW_HUNTING, и продолжается на этапе 264 принятия решения, чтобы определять, упал ли MAX_CHANNEL ниже LVL_KEYUP_THRESHOLD, и, если так, устанавливает MAX_PEAK_BASE равным MIN (MAX_PEAK_BASE, MAX_CHANNEL) на этапе 272. Если MAX_CHANNEL упал ниже LVL_KEYUP_THRESHOLD, то способ 260 переходит на этап 266, чтобы применять инициирующий первый канала способ поиска для проверки, должно ли событие инициировать активацию кнопки. Это определяется посредством определения, пересекается ли первый и единственный канал, и чист ли сигнал. Если так, способ 260 устанавливает активный переключатель равным максимальному каналу на этапе 270 перед окончанием на этапе 282. Если первый и единственные канал не пересекается, или если сигнал не чист, способ 260 переходит на этап 268, чтобы раскрывать и определять непреднамеренное приведение в действие и устанавливать SWITCH_STATUS равным состоянию SW_NONE перед окончанием на этапе 282.

Вслед за этапом 272, способ 260 переходит на этап 274 принятия решения, чтобы определять, выбран ли нажатием канал. Это может определяться посредством того, является ли MAX_CHANNEL большим, чем MAX_PEAK_BASE плюс дельта. Если канал выбран нажатием, способ 260 переходит на этап 276 принятия решения, чтобы определять, стабилен ли сигнал, и, если так, устанавливает активное состояние переключателя в максимальный канал на этапе 280 перед окончанием на этапе 282. Если канал не выбран нажатием, способ 260 переходит на этап 278 принятия решения, чтобы выяснять, является ли сигнал долгим, стабильным и чистым, и, если так, переходит на этап 280, чтобы устанавливать активный переключатель равным максимальному каналу перед окончанием на этапе 282.

Бесконтактный переключающий узел 20 может включать в себя режим виртуальной кнопки согласно еще одному варианту осуществления. Со ссылкой на фиг. 21-27, на них показан бесконтактный переключающий узел, имеющий режим виртуальной кнопки и способ активации бесконтактного переключателя с режимом виртуальной кнопки, согласно этому варианту осуществления. Бесконтактный переключающий узел может включать в себя один или более бесконтактных переключателей, каждый предусматривает поле возбуждения для определения и схему для управления полем возбуждения каждого бесконтактного переключателя для определения активации. Схема управления контролирует сигналы, указывающие поля возбуждения, определяет первую стабильную амплитуду сигнала для периода времени, определяет следующую вторую стабильную амплитуду сигнала для периода времени и вырабатывает выходной сигнал активации, когда второй стабильный сигнал превышает первый стабильный сигнал на известную величину. Способ может применяться узлом бесконтактного переключателя и включает в себя этапы формирования поля возбуждения, связанного с каждым одним или более из множества бесконтактных датчиков, и контроля сигнала, указывающего каждое связанное поле возбуждения. Способ также включает в себя этапы определения первой амплитуды, когда сигнал стабилен в течение минимального периода времени, и определения второй амплитуды, когда сигнал стабилен в течение минимального периода времени. Способ дополнительно включает в себя этап формирования выходного сигнала активации, когда вторая амплитуда превышает первую амплитуду на известную величину. Как результат, режим виртуальной кнопки предусмотрен для бесконтактного переключателя, который предотвращает или уменьшает непреднамеренные или ложные активации, которые могут быть вызваны пальцем, нащупывающим множество кнопок бесконтактного переключателя и изменяющим направления, или пальцем, покрытым перчаткой.

На фиг. 21, нащупывание и активация бесконтактного переключателя показаны для одного из каналов прохождения сигнала, помеченного в качестве сигнала 50, в то время как палец пользователя скользит поперек соответствующего переключателя, входит в режим нащупывания и продолжает активировать переключатель в режиме виртуальной кнопки. Следует принимать во внимание, что палец пользователя может нащупывать множество емкостных переключателей, как проиллюстрировано на фиг. 10-12, в которых сигналы, связанные с каждым из соответствующих каналов прохождения сигнала, вырабатываются по мере того, как палец проходит через поле возбуждения каждого канала. Множество каналов прохождения сигнала могут обрабатываться одновременно, и максимальный канал прохождения сигнала может обрабатываться для определения активации соответствующего бесконтактного переключателя. В примерах, предоставленных на графиках сигналов по фиг. 21-25, показан одиночный канал прохождения сигнала, связанный с одним переключателем, однако, могли бы обрабатываться множество каналов прохождения сигнала. Сигнал 50, связанный с одним из каналов прохождения сигнала, показан на фиг. 21 нарастающим вплоть до порогового активного уровня 320 в точке 300, в какой момент, сигнал входит в режим нащупывания. Сигнал 50, после этого, продолжает нарастать и достигает первой амплитуды, в какой момент, сигнал стабилен в течение минимального периода времени, показанный в качестве Tstable, которое показано в точке 302. В точке 302, сигнал 50 входит в режим виртуальной кнопки и устанавливает первое базовое значение Cbase, которое является дельтой счета сигнала в точке 302. В этот момент, режим виртуальной кнопки устанавливает задаваемое приращениями пороговое значение активации в зависимости от базового значения Cbase, умноженного на постоянную K_vb. Пороговое значение активации для определения активации может быть представлено согласно: (1+K_vb)×Cbase, при этом K_vb - постоянная, большая, чем ноль. Режим виртуальной кнопки продолжает контролировать сигнал 50 для определения, когда он достигает второй стабильной амплитуды на минимальный период Tstable времени, который возникает в точке 304. В этой точке 304, режим виртуальной кнопки сравнивает вторую стабильную амплитуду с первой стабильной амплитудой и определяет, превышает ли вторая амплитуда первую амплитуду на известную величину K_vb×Cbase. Если вторая амплитуда превышает первую амплитуду на известную величину, затем вырабатывается выходной сигнал активации для бесконтактного переключателя.

Согласно этому варианту осуществления, стабильная амплитуда сигнала должна поддерживаться каналом прохождения сигнала в течение по меньшей мере минимального периода Tstable перед вхождением в режим виртуальной кнопки или определением активации переключателя. Значение датчика, в то время как он входит в режим виртуальной кнопки, регистрируется в качестве Cbase. Способ контролирует, когда следующая стабильная амплитуда сигнала вновь достигается до периода таймаута. Если стабильная амплитуда сигнала вновь достигнута до истечения периода таймаута с дельтой значения счета, большей, чем требуемое процентное отношение, такой как 12,5 процентов зарегистрированного ранее Cbase, то инициируется активация. Согласно одному из вариантов осуществления, дельта в процентах увеличения счета сигнала по меньшей мере в 10 процентов обеспечивается посредством K_vb×Cbase.

Множитель K_vb является коэффициентом по меньшей мере 0,1 или по меньшей мере 10 процентов значения Cbase согласно одному из вариантов осуществления. Согласно еще одному варианту осуществления, множитель K_vb установлен в приблизительно 0,125, что эквивалентно 12,5 процентам. Стабильный период Tstable времени может устанавливаться на время по меньшей мере в 50 миллисекунд согласно одному из вариантов осуществления. Согласно еще одному варианту осуществления, стабильный период Tstable времени может быть установлен в диапазоне от 50 до 100 миллисекунд. Стабильная амплитуда может определяться амплитудой сигнала, являющейся по существу стабильной в диапазоне между двойной величиной оцененной помехи в сигнале согласно одному из вариантов осуществления или в пределах от 2,5 до 5,0 процентов уровня сигнала согласно другому варианту осуществления, или комбинацией двойной оцененной помехи сигнала, прибавленной к от 2,5 до 5,0 процентов уровня сигнала, согласно дополнительному варианту осуществления.

Со ссылкой на фиг. 22, сигнал 50 для канала прохождения сигнала, связанного с бесконтактным переключателем, проиллюстрирован входящим в режим нащупывания в точке 300 и переходящим к достижению стабильной первой амплитуды, когда стабильная амплитуда сигнала существует в течение минимального периода Tstable времени в точке 302, в которой начинается режим виртуальной кнопки. В этой точке, определяется значение Cbase. После этого, сигнал 50 показан падающим и вновь нарастающим до второй амплитуды, когда сигнал стабилен в течение минимального периода Tstable времени в точке 306. Однако, в этой ситуации, вторая амплитуда в точке 306 не превышает базовое значение Cbase сигнала в точке 302 на известную величину K_vb×Cbase и, как результат, не вырабатывает выходной сигнал активации для переключателя.

Со ссылкой на фиг. 23, сигнал 50, связанный с каналом прохождения сигнала, проиллюстрирован входящим в режим нащупывания в точке 300 и продолжающим достигать первой амплитуды в течение стабильного периода Tstable времени в точке 302, в которой начинается режим виртуальной кнопки, и определяется Cbase. После этого, сигнал 50 продолжает нарастать до второй амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 308. Однако, в точке 308, вторая амплитуда не превышает базовое значение Cbase сигнала, установленного на первой амплитуде в точке 302, на известную величину K_vb×Cbase, поэтому, бесконтактный переключающий узел не инициирует выходной сигнал переключателя. Однако, новое обновленное базовое значение формируется для Cbase в точке 308 и используется для определения известной величины для сравнения со следующей стабильной амплитудой. Сигнал 50 показан падающим, а затем, нарастающим до третьей амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 310. Третья амплитуда превышает вторую амплитуду на более чем известную величину K_vb×Cbase, так что вырабатывается выходной сигнал активации для переключателя.

Со ссылкой на фиг. 24, еще один пример сигнала 50 проиллюстрирован входящим в режим нащупывания в точке 300 и продолжающим нарастать до первой амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 302, в которой начинается режим виртуальной кнопки, и определяется Cbase. После этого, сигнал 50 показан падающим до второй амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 312. В точке 312, вторая амплитуда не превышает первую амплитуду на известную величину K_vb×Cbase, так что инициация сигнала не порождается. Однако, обновленное базовое значение Cbase формируется в точке 312. После этого, сигнал 50 продолжает нарастать до третьей амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 310. Третья амплитуда превышает вторую амплитуду на известную величину K_vb×Cbase, так что формируется выходной сигнал инициации или активации для переключателя.

Со ссылкой на фиг. 25, показан еще один пример сигнала 50 для канала прохождения сигнала, входящий в режим нащупывания в точке 300 и продолжающий достигать первой амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 302, а потому, входит в режим виртуальной кнопки и определяет Cbase. Затем, сигнал 50 продолжает нарастать до второй амплитуды, которая стабильна в течение периода Tstable времени в точке 308. Вторая амплитуда не превышает первую амплитуду на известную величину, так что инициация переключателя не формируется в этот момент. После этого, сигнал 50 показан падающим до точки 314 и, в процессе действия таким образом, таймер сброса отсчитывает таймаут, поскольку последняя стабильная амплитуда принималась, как показано моментом Treset времени. Когда таймер сброса отсчитывает таймаут, в точке 314, режим виртуальной кнопки завершается, и начинается режим ощупывания, как только завершается режим виртуальной кнопки. Когда это происходит, предшествующее определенное Cbase больше не действителен. После этого, сигнал 50 показан нарастающим до третьей амплитуды, которая стабильна в течение минимального периода Tstable времени в точке 316. В этот момент, третья амплитуда устанавливает обновленное Cbase, которое используется для определения будущих активаций переключателя. После этого, сигнал 50 дополнительно показан падающим ниже порогового активного значения 320, в каком случае, режим виртуальной кнопки завершается без каких бы то ни было активаций.

Способ активации бесконтактного переключателя с режимом виртуальной кнопки, использующий бесконтактный переключающий узел, проиллюстрирован на фиг. 26 и 27. Со ссылкой на фиг. 26, способ 400 начинается на этапе 402 и продолжает собирать данные со всех каналов прохождения сигнала, связанных со всеми бесконтактными переключателями, на этапе 404. Способ 400 переходит на вершину 406 принятия решения блок-схемы для определения, установлено ли состояние в (активном) состоянии ACTIVE, и, если так, проверяет отпускание переключателя на этапе 414 перед окончанием на этапе 416. Если состояние не установлено в состояние ACTIVE, способ 400 переходит на этап 408, чтобы определять максимальный канал (CHT). Затем, как только был найден максимальный канал, процедура 400переходит на этап 410, чтобы обрабатывать способ виртуальной кнопки максимального канала (CHT) перед окончанием на этапе 416. Способа 410 виртуальной кнопки максимального канала обработки проиллюстрирован на фиг. 17 и описана ниже. Следует принимать во внимание, что способ 400 может включать в себя возможный этап 412 также для обработки сигнала максимального канала с использованием способа пальцевого удара, чтобы выявлять удар пальца пользователя по бесконтактному переключателю, чтобы вырабатывать выходной сигнал активации.

Способ 410 виртуальной кнопки максимального канала обработки, показанный на фиг. 27, начинается на этапе 420 и переходит на этап 422, чтобы вводить сигнал максимального канала. Отсюда, максимальный канал прохождения сигнала, связанный с одним из бесконтактных переключателей, обрабатывается, чтобы определять состояние режима виртуальной кнопки и активацию переключателя. На этапе 424 принятия решения, способ 410 определяет, установлен ли переключатель в состояние режима виртуальной кнопки, и, если так, переходит на этап 426 принятия решения, чтобы определять, является ли значение канала прохождения сигнала меньшим, чем пороговое значение активного. Если канал прохождения сигнала меньше, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 428, чтобы устанавливать состояние, равное NONE, и возвращается в начало. Если канал прохождения сигнала не меньше, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 430 принятия решения, чтобы определять, имеет ли сигнал стабильную первую амплитуду в течение периода времени, большего, чем стабильный период Tstable времени. Если стабильный канал прохождения сигнала на первой амплитуде стабилен в течение периода времени, большего, чем Tstable, способ 410 переходит на этап 432 принятия решения, чтобы определять, является ли канал прохождения сигнала не стабильным в течение периода времени, превышающего период Treset времени сброса, и, если нет, возвращается на этап 422. Если канал прохождения сигнала не стабилен в течение периода времени, превышающего период Treset времени сброса, способ 410 переходит к установке состояния, равного состоянию нащупывания/поиска, и заканчивается на этапе 460.

Возвращаясь на этап 430 принятия решения, если канал прохождения сигнала стабилен в течение периода времени, превышающего стабильный период Tstable времени, способ 410 переходит на этап 436 принятия решения, чтобы определять, является ли сигнал Ch(t) большим, чем Cbase, на известную величину, определенную согласно K_vb×C_base, и, если так, устанавливает состояние переключателя в активное, чтобы вырабатывать выходной сигнал активации, перед окончанием на этапе 460. Если сигнал не превышает Cbase на известную величину K_vb×C_base, способ 410 переходит к установке нового значения Cbase на текущей стабильной амплитуде сигнала на этапе 440 перед окончанием на этапе 460.

Возвращаясь на этап 424 принятия решения, если состояние переключателя не установлено в режим виртуальной кнопки, способ 410 переходит на этап 442 принятия решения, чтобы определять, установлено ли состояние в состояние нащупывания, и, если так, переходит на этап 444 принятия решения, чтобы определять, является ли сигнал большим, чем пороговое значение активного, и, если нет, устанавливает состояние равным состоянию NONE и заканчивается на этапе 460. Если сигнал больше, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 448 принятия решения, чтобы определять, стабилен ли сигнал по амплитуде в течение периода времени, превышающего минимальный период времени, Tstable, и, если нет, заканчивается на этапе 460. Если сигнал стабилен на амплитуде в течение периода времени, превышающего минимальный период времени, Tstable, способ 410 переходит на этап 450, чтобы устанавливать состояние для переключения в состояние виртуальной кнопки и устанавливать новое значение Cbase для канала прохождения сигнала на этапе 450 перед окончанием на этапе 460.

Возвращаясь на этап 442 принятия решения, если состояние переключателя не установлено в состояние нащупывания/поиска, способ 410 переходит на этап 452 принятия решения, чтобы определять, является ли сигнал большим, чем пороговое значение активного, и, если нет, заканчивается на этапе 460. Если сигнал больше, чем пороговое значение активного, способ 410 переходит на этап 454 принятия решения, чтобы устанавливать состояние в состояние нащупывания/поиска перед окончанием на этапе 460.

Соответственно, бесконтактный переключающий узел, имеющий способ 410 виртуальной кнопки, преимущественно предусматривает улучшенное выявление активации переключателя виртуальной кнопки и улучшенное отклонение непреднамеренных активаций. Способ 410 может преимущественно выявлять активацию переключателя наряду с отклонением непреднамеренных активаций, которые могут выявляться, когда палец нащупывает узел переключателя и меняет направление на обратное, или в которых палец пользователя одет в перчатку. Улучшенное выявление активации преимущественно предусматривает усовершенствованный бесконтактный переключающий узел.

Соответственно, процедура определения преимущественно определяет активацию бесконтактных переключателей. Процедура преимущественно предоставляет возможность, чтобы пользователь нащупывал площадки бесконтактных датчиков, что может быть особенно полезным в автомобильном применении, где может избегаться отвлечение внимания водителя.

Бесконтактный переключающий узел 20 может включать в себя податливый материал, покрывающий бесконтактный датчик, и схема управления может активировать бесконтактный переключатель на основании сигнала, образованного датчиком, относительно порогового значения, когда палец пользователя нажимает податливый материал, согласно дополнительному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, бесконтактный переключающий узел 20 может действовать в режиме виртуальной кнопки и может обеспечивать улучшенное детектирование сигнала, применяя податливый материал, который деформируется, чтобы предоставлять пальцу пользователя возможность перемещаться ближе к бесконтактному датчику. В дополнение, свободное пространство в форме воздушного кармана может быть предусмотрено между податливым материалом и бесконтактным датчиком, и выпуклая или выступающая поверхность может быть дополнительно предусмотрена в податливом материале.

Со ссылкой на фиг. 28A-31, на них показан бесконтактный переключающий узел 20, применяющий податливый материал и работающий в режиме виртуальной кнопки, и способ активации бесконтактного переключателя с использованием податливого материала в режиме виртуальной кнопки, согласно этому варианту осуществления. Узел 22 бесконтактного датчика может включать в себя бесконтактный датчик, такой как емкостной датчик, вырабатывающий поле возбуждения. Следует принимать во внимание, что может применяться множество бесконтактных датчиков 24, каждый вырабатывает поле возбуждения. Бесконтактные датчики 24 показаны предусмотренными на поверхности жесткой подложки, такой как полимерная консоль 12 над ветровым стеклом, согласно одному из вариантов осуществления. Каждый из бесконтактных датчиков 24 может быть образован посредством печати проводящей печатной краской на поверхности полимерной консоли 12 над ветровым стеклом. Бесконтактные датчики 24 могут быть образованы иначе, к примеру, посредством монтажа предварительно образованных проводящих трассировок схемы на подложку согласно другим вариантам осуществления.

Податливый материал 500 показан покрывающим подложку 12 и предназначен для обеспечения поверхности касания для пальца 34 пользователя, чтобы взаимодействовать с бесконтактными датчиками 24 для активации переключателей 22. Податливый материал 500 показан образованным в качестве покровного слоя, который может быть изготовлен из упругого материала, в том числе, резины, согласно одному из вариантов осуществления. Податливый материал 500 является относительно гибким относительно лежащей в основе подложки 12, которая, как правило, является жесткой. Податливый материал 500 покрывает бесконтактный датчик 24 и является деформируемым, когда палец 34 пользователя прикладывает давление, так что палец 34 сдавливает податливый материал 500 и перемещается внутрь в направлении бесконтактного датчика 24, как показано на фиг. 28C. Согласно одному из вариантов осуществления, податливый материал 500 может иметь толщину слоя в диапазоне приблизительно от 0,1 до 10 миллиметров, а предпочтительнее, в диапазоне от 1,0 до 2,0 мм.

Бесконтактный переключающий узел 20 применяет схему управления для контроля поля возбуждения, связанного с каждым датчиком 24, и определения активации бесконтактного переключателя на основании сигнала, вырабатываемого бесконтактным датчиком 24, относительно порогового значения, когда палец 34 пользователя нажимает податливый материл 50. Схема управления может определять стабильную амплитуду сигнала, вырабатываемого бесконтактным датчиком 24 в течение заданного периода времени, и может формировать выходной сигнал активации переключателя, когда стабильный выходной сигнал превышает пороговое значение. Согласно одному из вариантов осуществления схема управления может определять первую стабильную амплитуду сигнала в течение периода времени, может определять последующую вторую амплитуду сигнала в течение периода времени, и может формировать выходной сигнал активации для бесконтактного переключателя, связанного с сигналом, когда второй стабильный сигнал превышает первый стабильный сигнал на известную величину.

Со ссылкой на фиг. 28A-28D, бесконтактный переключающий узел 20 проиллюстрирован применяющим податливый материал 500, покрывающий один или более бесконтактных датчиков 24, согласно первому варианту осуществления. Как видно на фиг. 28A, палец 34 пользователя, показанный в первом положении, контактирует с поверхностью податливого материала 500 в месте, близком к, но поперечно смещенном от бесконтактного датчика 24. На фиг. 28B, палец 34 пользователя показан перемещающимся, скользя во второе положение, выровненное с бесконтактным датчиком 24, без прикладывания давления к податливому материалу 500. Это может происходить, когда пользователь нащупывает бесконтактный переключающий узел 20 в режиме нащупывания/поиска без намерения активировать переключатель 22. На фиг. 28C, палец 34 пользователя показан прикладывающим силу к бесконтактному датчику 24, чтобы вдавливать податливый материал 500 для перемещения пальца 34 пользователя в третье положение, более близкое к бесконтактному датчику 24. Палец 34 пользователя, в силу этого, может нажимать на и деформировать податливый материал 500 для перемещения ближе к бесконтактному датчику 24 и дополнительно сплющивать и, тем самым, разглаживать палец 34 о подложку 12, чтобы обеспечивать увеличенную площадь поверхности или объем пальца в непосредственной близости к датчику 24, что дает большее взаимодействие со связанным полем возбуждения, а отсюда, больший сигнал.

Последовательность событий, показанная на фиг. 28A-28C, дополнительно проиллюстрирована в реакции сигнала, показанной на фиг. 28D. Сигнал 506, вырабатываемый бесконтактным датчиком 24, показан нарастающим до первого уровня 506A, указывающим палец 34 пользователя в контакте с бесконтактным переключающим узлом 20 в первом положении, поперечно отдаленном от бесконтактного датчика 24, как видно на фиг. 28A. Сигнал 506 затем нарастает до уровня 506B, указывающего палец 34 пользователя, показанный во втором положении, выровненном с бесконтактным датчиком 24, без прикладывания силы, как показан на фиг. 28B. После этого, сигнал 506 затем нарастает до третьего повышенного уровня 506C, указывающего палец 34 пользователя, прикладывающий силу в третьем положении, чтобы нажимать податливый материал 500, как показано на фиг. 28C. Таким образом, сигнал 506 является гораздо большим, когда палец 34 пользователя нажимает на податливый материал 500, что делает возможным улучшенное обнаружение виртуальной кнопки.

Схема управления контролирует поле возбуждения и определяет активацию бесконтактного переключателя на основании сигнала 506 относительно порогового значения, когда палец пользователя вдавливает податливый материал 500. Схема обработки может включать в себя контроллер 400, показанный на фиг. 5, для выполнения процедуры управления, которая может включать в себя процедуру 520, показанную и описанную в материалах настоящего описания в связи с фиг. 31. По существу, схема обработки может использовать способ виртуальной кнопки, как описано выше, для выявления режима нащупывания и активаций виртуальной кнопки одного или более бесконтактных переключателей.

Бесконтактный переключающий узел 20 дополнительно может быть выполнен с податливым материалом 500, имеющим выпуклый или выступающий участок 502 поверхности касания, выровненный с каждым бесконтактным датчиком 24, и свободное пространство или воздушный зазор 504, расположенные между выступающим участком 502 и бесконтактным датчиком 24, как показано на фиг. 24A-24C, согласно еще одному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, воздушный зазор 504, образованный между податливым материалом 500 и каждым бесконтактным датчиком, предусматривает увеличенное расстояние перемещения во время активации переключателя, которое также может служить в качестве тактильного ощущения для пользователя. Воздушный зазор 504 может иметь расстояние высоты, меньшее, чем 5,0 миллиметров, согласно одному из вариантов осуществления, предпочтительнее, в диапазоне от 1,0 до 2,0 миллиметров. Выступающий участок 502 податливого материала 500 держит палец 34 пользователя дальше от бесконтактного датчика 24 в ненажатом состоянии. Как показано на фиг. 29A, палец 34 пользователя контактирует с бесконтактным переключающим узлом 20 в месте, близком к, но поперечно дистанцированном от бесконтактного датчика 24, в первом положении. Затем, на фиг. 28B, палец 34 пользователя перемещается во второе положение, выровненное с бесконтактным датчиком 24 на верхней поверхности выступающего участка 52 податливого материала 500. В этом положении, палец 34 пользователя может быть нащупывающим бесконтактные переключатели 22 в режиме нащупывания/поиска без какого бы то ни было намерения активировать переключатель. На фиг. 29C, палец 34 пользователя показан в третьем положении, нажимающем податливый материал 500 сверху выступающего участка 502, чтобы перемещать палец 34 в полностью нажатое состояние, которое сжимает податливый материал 500 и воздушный зазор 504, чтобы предоставлять пальцу пользователя возможность находиться в более близком положении относительно бесконтактного датчика 24. Когда это происходит, схема управления выявляет намерение пользователя активировать переключатель 22 и вырабатывает выходной сигнал активации.

Со ссылкой на фиг. 28D, сигнал 506, образованный в ответ на активацию поля возбуждения бесконтактным датчиком 24, показан относительно приведений в движение пальца пользователя, показанных на фиг. 29A-29C. Сигнал 506 показан нарастающим до первого уровня 506A, указывающего палец 34 пользователя в первом положении, контактирующем с бесконтактным переключающим узлом 20 на поперечном расстоянии от датчика 24, показанном на фиг. 29A. Сигнал 506 остается на первом уровне 506A, как также показано уровнем 506B, в то время как палец пользователя поднимается во второе положение на выступающем участке 502, выровненном поверх бесконтактного датчика 24. не нажимая податливый материал 500, как показано на фиг. 29B. Выступающий участок 502, в силу этого, предоставляет сигналу 506 возможность поддерживать низкий сигнал, когда палец пользователя находится в режиме нащупывания и не намеревается активировать переключатель 22. Сигнал 506 показан возрастающим до дополнительно повышенного уровня 506C, указывающего палец 34 пользователя, нажимающий податливый материал в третьем положении посредством сжатия выступающего участка 502 и воздушного зазора 504, как показано на фиг. 29C, чтобы активировать переключатель 22. Схема управления обрабатывает сигнал 506, чтобы выявлять активацию переключателя 22, когда это происходит, и, кроме того, выявлять режим нащупывания/поиска

Со ссылкой на фиг. 30, показан граф состояний для бесконтактного переключающего узла в еще одной реализации конечного автомата, который использует податливый материал и режим виртуальной кнопки, согласно одному из вариантов осуществления. Реализация конечного автомата показана имеющей четыре состояния, в том числе, состояние 510 ожидания, состояние 512 поиска, состояние 514 виртуальной кнопки и состояние 516 нажатия кнопки. Состояние 510 ожидания начинается, когда сигнал меньше, чем пороговое значение, указывающим, что нет выявленной активности датчика. Состояние 512 поиска начинается, когда сигнал больше, чем пороговое значение, указывающим активность, определенную сопоставимой с взаимодействием нащупывания/поиска. Состояние 514 виртуальной кнопки начинается, когда сигнал стабилен. Состояние 516 нажатия кнопки указывает сильное нажатие на переключатель для сжатия податливого материала, как только в состоянии виртуальной кнопки. Когда сигнал достигает определенного порогового значения, начинается режим 512 поиска/нащупывания. Когда сигнал стабилен и больше, чем базовый уровень, начинается режим 514 виртуальной кнопки. Если сигнал стабилен и больше, чем базовый уровень плюс значение дельты куполообразного элемента кнопки, начинается режим 516 нажатия кнопки. Следует принимать во внимание, что базовый уровень может обновляться, как описано выше.

Со ссылкой на фиг. 31, в материалах настоящего описания показана и описана процедура 520 для управления бесконтактным переключательным узлом и способом активации с использованием податливого материала, как описано выше в связи с фиг. 28A-30. Процедура 520 может храниться в памяти 48 и выполняться контроллером 40 согласно одному из вариантов осуществления. Процедура 520 начинается на этапе 522, чтобы обрабатывать наибольший или максимальный канал прохождения сигнала, который является максимальным каналом прохождения сигнала, связанным с бесконтактными переключателями. На этапе 524, максимальный канал прохождения сигнала вводится в контроллер. Затем на этапе 526 принятия решения, процедура 520 определяет, установлено ли текущее состояние в состояние ожидания, и, если так, переходит на этап 528 принятия решения, чтобы определять, является ли максимальный канал прохождения сигнала большим, чем пороговое значение. Если максимальный канал прохождения сигнала не больше, чем пороговое значение, процедура 520 заканчивается на этапе 530. Если максимальный канал прохождения сигнала больше, чем пороговое значение, процедура 520 переходит к установлению состояния в состояние поиска на этапе 532 перед окончанием на этапе 530.

Возвращаясь на этап 526 принятия решения, если состояние установлено в состояние ожидания, процедура 520 переходит на этап 534 принятия решения, чтобы определять, установлено ли состояние в состояние поиска, и, если так, переходит на этап 536 принятия решения, чтобы определять, является ли максимальный канал прохождения сигнала меньшим, чем пороговое значение. Если максимальный канал прохождения сигнала меньше, чем пороговое значение, процедура 520 переходит на этап 538, чтобы устанавливать состояние в состояние ожидания, а затем, заканчивается на этапе 530. Если максимальный канал прохождения сигнала не меньше, чем пороговое значение 536, процедура 520 переходит на этап 540 принятия решения, чтобы определять, все ли каналы прохождения сигнала стабильны, и, если нет, заканчивается на этапе 530. Если все каналы прохождения сигнала стабильны, процедура 520 переходит на этап 542, чтобы устанавливать состояние равным состоянию виртуальной кнопки, а после этого, устанавливает базу канала в максимальный канал прохождения сигнала на этапе 544 перед окончанием на этапе 530.

Возвращаясь на этап 534 принятия решения, если состояние не установлено равным состоянию поиска, процедура 520 переходит на этап 546 принятия решения, чтобы определять, находится ли состояние в состоянии виртуальной кнопки, и, если нет, переходит на этап 548, чтобы устанавливать состояние в состояние нажатия кнопки. После этого, процедура 520 переходит на этап 550 принятия решения, чтобы определять, является ли максимальный канал прохождения сигнала меньшим, чем пороговое значение, и, если нет, заканчивается на этапе 530. Если максимальный канал меньше, чем пороговое значение, процедура 520 устанавливает состояние равным состоянию ожидания на этапе 522, а затем, сбрасывает активацию на этапе 554 перед окончанием на этапе 530.

Возвращаясь на этап 546 принятия решения, если состояние установлено равным состоянию виртуальной кнопки, процедура 520 переходит на этап 556 принятия решения, чтобы определять, является ли максимальный канал прохождения сигнала меньшим, чем пороговое значение, и, если так, устанавливает состояние, равное состоянию ожидания на этапе 558 перед окончанием на этапе 530. Если максимальный канал прохождения сигнала не меньше, чем пороговое значение, процедура 520 переходит на этап 560 принятия решения, чтобы определять, является ли таймер виртуальной кнопки большим, чем таймаут, и, если так, устанавливает состояние в состояние поиска на этапе 562 перед окончанием на этапе 530. Таймер виртуальной кнопки может быть установлен в диапазоне от одной до трех секунд согласно одному из вариантов осуществления. Если таймер виртуальной кнопки не превысил таймаут, процедура 520 переходит на этап 564 принятия решения, чтобы определять, все ли каналы прохождения сигнала стабильны, и, если нет, заканчивается на этапе 530. Если все каналы прохождения сигнала определены стабильными, процедура 520 переходит на этап 566 принятия решения, чтобы определять, нажат ли резиновый куполообразный элемент кнопки, что может определяться максимальным каналом прохождения сигнала, большим, чем база канала прохождения сигнала, суммированная со значением сигнала дельты куполообразного элемента кнопки. Если резиновый куполообразный элемент кнопки нажат, процедура 520 переходит на этап 568 принятия решения, чтобы устанавливать состояние равным состоянию нажатия кнопки, а после этого, формирует активацию максимального канала прохождения сигнала на этапе 570 перед окончанием на этапе 530. Если резиновый куполообразный элемент кнопки не нажат, процедура 520 переходит на этап 572, чтобы определять, что палец все-еще скользит, и чтобы обновлять базовый сигнал ChBase максимальным каналом прохождения сигнала на этапе 572 перед окончанием на этапе 530.

Соответственно, бесконтактный переключающий узел 20, имеющий податливый материал 500 и режим виртуальной кнопки, преимущественно предусматривает выявление активации переключателя виртуальной кнопки для улучшения отклонения непреднамеренных активаций. Способ 520 может преимущественно выявлять активацию переключателя наряду с тем, что отклонение переключателя с непреднамеренной активацией может выявляться, когда палец нащупывает узел переключателя. Улучшенное выявление активации преимущественно предусматривает улучшенный бесконтактный переключающий узел, который может быть особенно благоприятным и полезным в автомобильном применении, где может избегаться отвлечение внимания водителя.

Бесконтактный переключающий узел 20 может включать в себя жесткую подложку, имеющую первую, верхнюю поверхность и вторую, нижнюю поверхность, бесконтактный датчик, расположенный на подложке, податливый материал, расположенный на верхней поверхности подложки, и углубление, образованное в верхней поверхности подложки в области между податливым материалом и бесконтактным датчиком, согласно одному из вариантов осуществления. Углубление, как правило, больше по размеру, чем бесконтактный датчик, чтобы углубление имело большие длину и ширину по сравнению с бесконтактным датчиком. Углубление предоставляет возможность для формирования воздушного зазора между податливым материалом и бесконтактным датчиком.

Со ссылкой на фиг. 32-34D, проиллюстрирован бесконтактный переключающий узел 20, применяющий податливый материал 500, покрывающий жесткую подложку 12, и углубления 600, образованные в верхней поверхности подложки 12, согласно одному из вариантов осуществления. Бесконтактный переключающий узел 20 включает в себя жесткую подложку 12, в целом показанную в качестве плоского листового материала, имеющего первую и вторую поверхности, показанные в качестве верхней и нижней поверхностей. Первый и второй бесконтактные датчики 24, такие как емкостные датчики, показаны расположенными на нижней поверхности подложки 12, каждый из которых вырабатывает поле возбуждения для соответствующего бесконтактного переключателя 22. Следует принимать во внимание, что один или множество бесконтактных датчиков 24 могут быть включены в состав, каждый датчик вырабатывает поле возбуждения. Бесконтактные датчики 24 показаны предусмотренными на нижней поверхности жесткой подложки 12, такой как полимерная консоль 12 над ветровым стеклом, согласно одному из вариантов осуществления. Каждый из бесконтактных датчиков 24 может быть образован посредством печати проводящей печатной краской на нижней поверхности жесткой подложки 12. Бесконтактные датчики 24 могут быть образованы иначе, к примеру, посредством монтажа предварительно образованных проводящих трассировок схемы на подложку 12 согласно другим вариантам осуществления.

Податливый материал 500 показан покрывающим подложку 12 и предназначен для обеспечения поверхности касания для пальца 34 пользователя, чтобы взаимодействовать с одним или более из бесконтактных датчиков 24 для активации одного или более из бесконтактных переключателей 22. Податливый материал 500 может быть образован в качестве покровного слоя, который может быть изготовлен из упругого материала, в том числе, резины, согласно одному из вариантов осуществления. Податливый материал 500 является относительно гибким относительно лежащей в основе подложки 12, которая, как правило, является жесткой. Податливый материал 500 покрывает бесконтактные датчики 24 и является деформируемым, когда палец пользователя прикладывает давление, так что палец 34 сдавливает податливый материал 500 и перемещается в направлении бесконтактного датчика 24. Податливый материал 500 может иметь толщину, как описано выше в связи с другими вариантами осуществления, такую как в диапазоне от 0,1 до 10 миллиметров, а предпочтительнее, в диапазоне от 1,0 до 2,0 миллиметров.

Бесконтактный переключающий узел 20 дополнительно включает в себя углубление 600 в верхней поверхности жесткой подложки 12 в области между податливым материалом 500 и каждым бесконтактным датчиком 24. Отдельные углубления 600 могут быть образованы в верхней поверхности подложки 12, каждое, как правило, приближено к одному из бесконтактных датчиков 24. Углубление 600 имеет длину и ширину, которые являются большими по размеру, чем бесконтактный датчик 24. Относительный размер углубления 600 относительно бесконтактного датчика 24 проиллюстрирован на фиг. 33. Углубление 600 имеет первую длину L_D по сравнению с бесконтактным датчиком 24, который имеет вторую длину L_S, при этом первая длина L_D больше, чем вторая длина L_S на по меньшей мере 5 миллиметров, согласно одному из вариантов осуществления. Согласно более специфичному варианту осуществления, первая длина L_D превышает вторую длину L_S на расстояние в диапазоне от 5 до 10 миллиметров. Углубление 600 также имеет ширину W_D, которая больше, чем ширина W_S бесконтактного датчика 24. Ширина W_D может превышать ширину W_S на величину по меньшей мере в 5 миллиметров согласно одному из вариантов осуществления, а конкретнее, на расстояние в диапазоне от 5 до 10 миллиметров. Углубление 600 может иметь толщину в диапазоне от 0,5 до 2,0 миллиметров согласно одному из вариантов осуществления.

Несмотря на то, что бесконтактный переключающий узел 20 показан и описан в материалах настоящего описания имеющим каждые бесконтактный датчик 24 и углубление 600, образованные в прямоугольной форме, следует принимать во внимание, что датчик 24 и углубление 600 могут включать в себя другие формы и размеры, такие как круглая форма или другая форма. При действии таким образом, углубление 600 имеет глубину и, к тому же, имеет габаритный размер длины и/или ширины, который больше, чем размер длины и/или ширины бесконтактного датчика 24, ближайшего к ней. Что касается бесконтактного датчика 24 и углубления 600 круглой формы, размер может быть измерением длины по диаметру круглой формы для каждого из датчика 24 и углубления 600, при этом размер углубления 600 больше, чем размер бесконтактного датчика 24, на величину по меньшей мере 5 миллиметров, согласно одному из вариантов осуществления, конкретнее, в диапазоне от 5 до 10 миллиметров.

Согласно одному из вариантов осуществления, углубление 600, образованное в жесткой подложке 12, обеспечивает пространство для воздушного зазора, который должен быть образован между нижней поверхностью углубления 600 подложки 12 и покрывающим податливым материалом 500. Воздушный зазор, образованный в углублении 600, предусматривает пространство, чтобы палец пользователя вдавливал податливый материал 500 внутрь в непосредственную близость с бесконтактным датчиком 24. Несмотря на то, что воздушный зазор показан и описан в материалах настоящего описания в качестве заполняющего свободное пространство в углублении 600, следует принимать во внимание, что другой материал, такой как жидкость или другой газ, может быть расположен в нем. Кроме того, следует принимать во внимание, что мягкий податливый материал может быть расположен в углублении 600, причем материал является существенно менее жестким, чем жесткая подложка 12.

Бесконтактный переключающий узел 20 дополнительно может применять схему управления для контроля поля возбуждения, связанного с каждым бесконтактным датчиком 24, и определения активации соответствующего бесконтактного переключателя 22 на основании сигнала, вырабатываемого бесконтактным датчиком 24, относительно порогового значения, когда палец 34 пользователя нажимает податливый материл 500 в углубление 600. Сигнал, как правило, повышает амплитуду, когда палец пользователя перемещается ближе к бесконтактному датчику 24. Схема управления может действовать, как описано выше в связи с вариантами осуществления, показанными на фиг. 28A-31.

Со ссылкой на фиг. 34A-34D, бесконтактный переключающий узел 20 проиллюстрирован применяющим податливый материал 500, покрывающий углубление 600 поверх каждого из бесконтактных датчиков 24, согласно первому варианту осуществления. Как видно на фиг. 34A, палец 34 пользователя показан в первом положении, контактирующем с верхней поверхностью податливого материала 500 в месте, близком к, но поперечно смещенном от бесконтактного датчика 24 и углубления 600. На фиг. 34B, палец 34 пользователя показан перемещающимся, скользя во второе положение, выровненное центрально поверх бесконтактного датчика 24 и углубления 600, без прикладывания силы или давления к податливому материалу 500. Это может происходить, когда пользователь нащупывает бесконтактный переключающий узел 20 в режиме нащупывания/поиска без какого бы то ни было намерения активировать бесконтактный переключатель 22. На фиг. 34C, палец 34 пользователя показан прикладывающим силу к бесконтактному датчику 24, чтобы нажимать податливый материал 500 для перемещения пальца 34 пользователя в третье положение, ближе к бесконтактному датчику 24, чтобы сжимать податливый материал 500 и просаживать воздушный зазор, предусмотренный в углублении 600, и, кроме того, сплющивать и, тем самым, разглаживать палец о подложку 12 в нижней части углубления 600, чтобы обеспечивать увеличение площади поверхности ли объема пальца в непосредственной близости к датчику 24, что дает большее взаимодействие с связанным полем возбуждения, а отсюда, больший сигнал.

Последовательность событий, показанная на фиг. 34A-34C, дополнительно проиллюстрирована в реакции сигнала 606, показанной на фиг. 34D. Сигнал 606, вырабатываемый бесконтактным переключателем 24, показан нарастающим до первого уровня 606A, указывающим палец 34 пользователя в контакте с бесконтактным переключающим узлом 20 в первом положении, поперечно отдаленном от бесконтактного датчика 24, как видно на фиг. 34A. Сигнал 606 поддерживает амплитуду сигнала на уровне 606B, указывающем палец 34 пользователя, показанный во втором положении, выровненном с бесконтактным датчиком 24 и углублением 600, без прикладывания силы, как показан на фиг. 34B. После этого, сигнал 606 затем нарастает до третьего повышенного уровня 606C, указывающего палец пользователя, прикладывающий силу, в третьем положении, чтобы нажимать податливый материал 500 в углубление 600, как показано на фиг. 34C. Таким образом, сигнал 606 является гораздо большим, когда палец 34 пользователя нажимает податливый материал 500 в углубление 600, что делает возможным улучшенное выявление переключения. Схема управления, в таком случае, может контролировать поле возбуждения и сигнал 606 и определять активацию бесконтактного переключателя 22 на основании сигнала 606, как описано в материалах настоящего описания.

Бесконтактный переключающий узел 20 может быть выполнен с одной или более канавок, образованных в жесткой подложке между первым и вторым бесконтактными датчиками, как показано на фиг. 35-37E, согласно еще одному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, одиночная канавка 610 показана расположенной между смежными бесконтактными датчиками 24, чтобы обеспечивать обособление сигналов между смежными бесконтактными датчиками 24. Следует принимать во внимание, что одна или множество канавок могут быть образованы в жесткой подложке 12 между смежными бесконтактными датчиками 24. В этом варианте осуществления, канавка 610 может применяться в комбинации с углублениями 600 или может применяться без углублений 600. Посредством применения комбинации углублений 600 и канавки 610, может достигаться улучшенное детектирование сигнала и пониженное взаимное влияние сигналов. Посредством применения канавки 610 без углублений 600, более компактный бесконтактный переключающий узел 20 может достигаться с бесконтактными переключателями 22, расположенными близко друг к другу без углублений увеличенного размера.

Как видно на фиг. 35 и 36, показана канавка 610, образованная в верхней поверхности жесткой подложки 12 в области между первым и вторым бесконтактными датчиками 24. Канавка 610 может иметь первый размер, показанный в качестве длины L_G, который является по меньшей мере таким же длинным, как W_S, ширина датчика 24, или по меньшей мере таким же длинным, как W_D в варианте осуществления с углублением 600, и, предпочтительно на от 5 до 10 миллиметров большим, чем ширина W_S, или от 0 до 5 миллиметров большим, чем W_D в варианте осуществления с углублением 600, и второй размер, показанный в качестве ширины W_G в диапазоне от 1 миллиметра до 5 миллиметров. Глубина канавки 610 может находиться в диапазоне от 0,5 до 2,0 миллиметров. Следует принимать во внимание, что глубина канавки 610 может продолжаться на существенное расстояние в верхнюю поверхность жесткой подложки 12. В одном из вариантов осуществления, жесткая подложка 12 сделана из пластика. Канавка 610 формирует воздушный зазор в ней. Воздушный зазор имеет низкую диэлектрическую проницаемость, которая эффективно ослабляет поле возбуждения в той области и уменьшает или предотвращает перекрестную наводку или взаимное влияние сигналов.

Со ссылкой на фиг. 37A-37E, бесконтактный переключающий узел 20 проиллюстрирован использующим податливый материл 500, углубления 600 и канавку 610 согласно одному из вариантов осуществления. Как видно на фиг. 37A, палец 34 пользователя, показанный в первом положении, контактирует с поверхностью податливого материала 500 в месте, близком к, но поперечно смещенном от бесконтактного датчика 24. На фиг. 37B, палец 34 пользователя показан перемещающимся, скользя во второе положение, выровненное с первым бесконтактным датчиком 24, без прикладывания силы или давления к податливому материалу 500. Это может происходить, когда пользователь нащупывает бесконтактный переключающий узел 20 в режиме нащупывания/поиска без намерения активировать бесконтактный переключатель 22. На фиг. 37C, показан палец 34 пользователя, перемещающийся, скользя поперечно поверх канавки 610 в третье положение, выровненное с вторым бесконтактным датчиком, без прикладывания усилия или давления к податливому материалу 50, к примеру, как может происходить в режиме нащупывания/поиска. На фиг. 37D, показан палец 34 пользователя, скользящий дальше в четвертое положение в области второго бесконтактного датчика 34. Следует принимать во внимание, что пользователь может нажимать податливый материал 500 поверх любого из первого или второго бесконтактных датчиков 24, чтобы активировать первый или второй бесконтактные переключатели 22.

Последовательность событий, показанная на фиг. 37A-37D, дополнительно проиллюстрирована в откликах первого и второго сигналов 608 и 609, показанных на фиг. 37E. Первый сигнал 608, вырабатываемый первым бесконтактным датчиком 24, показан на первом уровне 608A, когда палец пользователя находится в контакте с бесконтактным переключающим узлом 20 в обоих, первом и втором, положениях, как видно на фиг. 37A и 37B. По мере того, как палец пользователя приближается к канавке 610 между первым и вторым бесконтактным датчиком, первый сигнал 608 падает до пониженного или нулевого значения. Второй сигнал 609, вырабатываемый вторым бесконтактным датчиком 24, поднимается обратно до уровня 608C и 608D сигнала, когда палец пользователя перемещается дальше от канавки 610 и приближается к третьему и четвертому положениям, как показано на фиг. 37C и 37D. Действие сигналов 608 и 609, находящихся на пониженном или нулевом значении, происходит, когда палец 34 пользователя переходит канавку 610 между первым и вторым бесконтактными датчиками 24. Канавка 610 эффективно изолирует сигналы 608 и 609, чтобы понижать значения сигнала до более низкого или нулевого значения и, тем самым, предотвращает взаимное влияние между смежными бесконтактными датчиками 24. Схема управления, в силу этого, может определять активацию первого и второго переключателей 22 на основании сигналов 608 и 609 с пониженным взаимным влиянием сигналов.

Дополнительно проиллюстрирован бесконтактный переключающий узел 20, сконфигурированный податливым материалом 500, имеющим выпуклый или выступающий участок 620 поверхности касания, выровненный с каждым из бесконтактных датчиков 24 и углублений 500, как показано на фиг. 38, согласно дополнительному варианту осуществления. В этом варианте осуществления, выступающая поверхность 620 обеспечивает повышенное расстояние перемещения между активациями переключателей, которое также может служить в качестве тактильного ощущения для пользователя. Высота выступающей поверхности 620 может находиться в диапазона от 1 до 2 миллиметров согласно одному из вариантов осуществления. Выступающая поверхность 620 может держать палец 34 пользователя дальше от бесконтактного датчика в ненажатом состоянии. Кроме того, следует принимать во внимание, что выступающая поверхность 620 может применяться с углублениями 600 или с одной или более канавок 610, или как с углублениями 600, так и с одной или более канавок 610.

Соответственно, бесконтактный переключающий узел 20, имеющий податливый материал 500 может использовать углубления 600 и/или одну или более канавок 610для обеспечения улучшенного детектирования сигнала и активации переключателя.

Следует понимать, что изменения и модификации могут быть произведены над вышеуказанной конструкцией, не выходя из концепций настоящего изобретения, а кроме того, следует понимать, что такие концепции подразумеваются покрытыми следующей формулой изобретения, если эта формула изобретения явным образом не излагает иное своим языком.

Изобретение относится к бесконтактному переключающему узлу и к способу обнаружения активации бесконтактного переключающего узла. Узел включает в себя множество бесконтактных переключателей, каждый имеет бесконтактный датчик, предусматривающий поле возбуждения для определения и схему управления, обрабатывающую поле возбуждения каждого бесконтактного переключателя для определения активации. Податливый материал покрывает бесконтактные датчики. Углубление образовано в подложке между податливым материалом и датчиком. Канавка может продолжаться в подложке между смежными бесконтактными переключателями. Податливый материал дополнительно может включать в себя выступающий участок. Техническим результатом является улучшение определения активации переключателя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 38 ил.

1. Бесконтактный переключающий узел, содержащий:

жесткую подложку, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, и углубление в верхней поверхности подложки;

бесконтактный датчик, содержащий первый и второй электроды, расположенные на подложке ниже углубления;

непроводящий податливый материал, предусмотренный на верхней поверхности подложки и продолжающийся над углублением; при этом бесконтактный датчик создает выходной сигнал, указывающий на диэлектрические свойства пальца пользователя.

2. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором углубление имеет первую длину, а бесконтактный датчик имеет вторую длину, при этом первая длина больше, чем вторая длина, по меньшей мере на 5 миллиметров.

3. Бесконтактный переключающий узел по п. 2, в котором первая длина превышает вторую длину в диапазоне от 5 до 10 миллиметров.

4. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором углубление имеет толщину в диапазоне от 0,5 до 2,0 миллиметров.

5. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором податливый материал является резиной.

6. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором воздушный зазор образован в углублении.

7. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором бесконтактный датчик расположен на нижней поверхности подложки.

8. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, дополнительно содержащий схему управления, контролирующую поле возбуждения, связанное с бесконтактным датчиком и определяющую активацию бесконтактного переключателя на основании выходного сигнала, вырабатываемого датчиком, относительно порогового значения, когда палец пользователя нажимает податливый материал.

9. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором узел содержит множество бесконтактных переключателей, каждый из бесконтактных переключателей содержит бесконтактный датчик, образованный на нижней поверхности подложки, и углубление, образованное на верхней поверхности подложки, и по меньшей мере одну канавку, продолжающуюся в подложку между смежными бесконтактными переключателями.

10. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, содержащий емкостной переключатель, содержащий один или более емкостных датчиков.

11. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, установленный в транспортном средстве.

12. Бесконтактный переключающий узел по п. 1, в котором податливый материал содержит выступающий участок, расположенный над углублением.

13. Бесконтактный переключающий узел транспортного средства, содержащий:

жесткую подложку, имеющую первую и вторую поверхности, и углубление, образующее воздушный зазор во второй поверхности подложки;

бесконтактный датчик, содержащий первый и второй электроды, расположенные на первой поверхности подложки ниже углубления; и

непроводящий податливый материал, предусмотренный на второй поверхности подложки и продолжающийся над углублением;

при этом углубление является более длинным, чем бесконтактный датчик, причем бесконтактный датчик создает выходной сигнал, указывающий на диэлектрические свойства пальца пользователя.

14. Бесконтактный переключающий узел по п. 13, в котором углубление имеет первую длину, а бесконтактный датчик имеет вторую длину, при этом первая длина больше, чем вторая длина, по меньшей мере на 5 миллиметров.

15. Бесконтактный переключающий узел по п. 14, в котором первая длина превышает вторую длину в диапазоне от 5 до 10 миллиметров.

16. Бесконтактный переключающий узел по п. 13, в котором углубление имеет толщину в диапазоне от 0,5 до 2,0 миллиметров.

17. Бесконтактный переключающий узел по п. 13, в котором податливый материал является резиной.

18. Бесконтактный переключающий узел по п. 13, в котором бесконтактный переключатель представляет собой емкостной переключатель, содержащий один или более емкостных датчиков.

19. Бесконтактный переключающий узел по п. 13, в котором податливый материал содержит выступающий участок, расположенный над углублением.

20. Бесконтактный переключающий узел по п. 13, содержащий множество бесконтактных переключателей, каждый из которых содержит бесконтактный датчик, образованный на нижней поверхности подложки, и углубление, образованное на верхней поверхности подложки, и по меньшей мере одну канавку, продолжающуюся в подложку между смежными бесконтактными переключателями.