[发明专利]利用电容式传感器提高机械旋转及位置检测的灵敏度和鲁棒性

说明书

在所描述的示例中，用户接口控制装置(100)包括：第一结构(110)，其具有第一侧(113)，在第一侧(113)上沿第一方向(108)间隔开的导电电容器板结构(116)；可移动的第二结构(120)，其具有辅助导电结构(122)；以及接口电路(130)，用于向导电电容器板结构(116)提供激励信号并从其接收感测信号，以对导电电容器板结构(116)中的各个导电电容器板结构执行互电容测试以及自电容测试，以确定第二结构(120)或用户的手指相对于第一结构(110)沿第一方向(108)的位置。

背景技术

用户接口/界面(UI)和人机接口(HMI)允许用户或操作员控制机器。电容式触摸接口正变得越来越流行，包括电容式触摸显示器，其提供用户输入能力以及向操作员显示数据、图形或其他信息。HMI技术的电容位置检测提供使用寿命长、实施成本低以及作为密封的流体和气体控制元件的易用性，这在具有爆炸和化学过程的操作领域是有益的。电容感测可用于检测控制致动器的位置以及用于检测用户触摸事件。例如，用于HMI的旋转和/或线性控制元件的电容位置感测可以与用户触摸检测相结合。电容感测系统可能遭受导电结构或用户手指引入到HMI控制装置敏感区域中的微弱响应。

发明内容

在所描述的示例中，用户接口控制装置包括：第一结构，其具有第一侧，在第一侧上沿第一方向间隔开的导电电容器板结构；可移动的第二结构，其具有辅助导电结构；以及接口电路，用于向导电电容器板结构提供激励信号并从其接收感测信号，以对导电电容器板结构中的各个导电电容器板结构执行互电容测试和自电容测试，以确定第二结构或用户手指相对于第一结构沿第一方向的位置。

附图说明

图1是旋转机械控制装置的俯视图，该旋转机械控制装置包括固定的第一结构和可旋转的第二结构，用于具有电容和光学旋转位置以及用户触摸检测的用户接口。

图2是图1的控制装置的固定的第一结构的俯视图，其示意性地说明了光学旋转位置检测电路。

图3是图1的控制装置的固定的第一结构的俯视图，其示意性地说明了电容式旋转位置和用户触摸检测和接口电路。

图4-图8是沿图1的控制装置的线4-4截取的局部剖面侧视图，其示出了用于位置和/或用户触摸检测的互电容和自电容测量期间的示例电场线。

图9是在没有接近的辅助导电结构的情况下的图4的装置中的互电容测量电路配置示例的示意图。

图10是在存在辅助导电结构的情况下的图5的装置中互电容测量电路配置示例的示意图。

图11是导电电容器板结构和两个示例可移动辅助导电结构的局部俯视平面图，该两个示例可移动辅助导电结构具有的角圆周长度大致覆盖两个相邻电容器板结构的径向外部部分。

图12是导电电容器板结构和两个示例可移动辅助导电结构的局部俯视平面图，该两个示例可移动辅助导电结构具有的角圆周长度大致覆盖三个相邻电容器板结构的径向外部部分。

图13是导电电容器板结构和两个示例可移动辅助导电结构的局部俯视平面图，该两个示例可移动辅助导电结构大致覆盖三个相邻电容器板结构的圆周和径向范围。

图14是线性机械控制装置的俯视平面图，该线性机械控制装置包括固定的第一结构和可平移第二结构，用于具有电容位置和用户触摸检测的用户接口。

图15是沿图14的控制装置的线15-15截取的局部剖面侧视图。

图16是导电电容器板互连的示例感测配置的示意图。

图17是图1的装置中的示例位置和用户触摸检测序列的表。

图18是具有导电电容器板互连的示例电容感测接口配置的局部示意图，该导电电容器板互连用于使用图1的装置中的减少数量的通用I/O连接进行位置和用户触摸检测。