导体按压电容式传感器的力道的测量方法
专利汇可以提供导体按压电容式传感器的力道的测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 是关于一种导体按压电容式 传感器 的 力 道的测量方法。此方法包括：每一预定时间，取样一感应 电极 的一电容值；提供一临界值；以及根据一 指定 期间，决定该导体按压电容式传感器的力道，其中，电容值到达临界值的时间到峰值的时间为一指定期间。，下面是导体按压电容式传感器的力道的测量方法专利的具体信息内容。
1.一种导体按压电容式传感器的力道的测量方法，其特征在于，该方法 包括：
每一预定时间，取样一感应电极的一电容值；
定义一临界值；以及
当所述的电容值发生一峰值或一稳定值时，根据该电容值在到达临界值 的时间到所述的电容值到达峰值的时间，判断所述的导体按压电容式传感器 的力道。
2.如权利要求1所述的导体按压电容式传感器的力道的测量方法，其特 征在于，该方法包括：
提供一放电元件、一感测-控制端以及一输入-输出控制端，其中该放电元 件耦接于该感测-控制端以及该输入-输出控制端之间，且所述的感应电极耦接 该感测-控制端；
当所述的感测-控制端对所述的感应电极充电到一第一电压时，所述的输 入-输出控制端设为一第一共接电压且感测-控制端设为高阻抗；
当所述的第一放电元件的第一端的电压由所述的第一电压放电至一第二 电压时，所述的感测-控制端设为所述的第一共接电压一预定时间后，设为高 阻抗，且所述的输入-输出控制端设为一第二共接电压；
当所述的放电元件的第一端的电压由所述的第一共接电压充电至一第三 电压时，所述的感测-控制端对所述的感应电极充电到一第一电压之后，所述 的输入-输出控制端设为一第一共接电压且感测-控制端设为高阻抗；以及根据所述的感应电极由所述的第一电压放电到第二电压的时间加上所述 的感应电极由所述的第一共接电压充电到第三电压的时间，判断所述的电容 值。
3.如权利要求2所述的导体按压电容式传感器的力道的测量方法，其特 征在于，所述的第一共接电压为接地电压。
4.如权利要求2所述的导体按压电容式传感器的力道的测量方法，其特 征在于，所述的第二电压与所述的第三电压介于所述的第一电压与所述的第 一共接电压之间。
5.如权利要求2所述的导体按压电容式传感器的力道的测量方法，其特 征在于，所述的放电元件为一电阻。
技术领域
本发明是有关于一种触碰传感器(touch sensor)相关的技术，且特别是 有关于一种导体按压电容式传感器的力道的测量方法。
背景技术
图2是现有技术电容式传感器在上述感应电极101与电阻102的耦接节 点A的操作波形。请同时参考图1与图2，感测-控制端103一开始会对节点 A充电到一第一额定电压V20，并且使节点A处在高阻抗状态。接下来，由 于感应电极101相当于一个接地的电容，因此感应电极101会开始通过电阻 102进行放电。感测-控制端103会持续检测节点A的电压。当节点A的电压 放电到一第二额定电压V21时，感测-控制端103会根据节点A由第一额定电 压V20放电到第二额定电压V21的时间，来判断是否有手指接触到感应电极 101，并且再次对节点A进行充电。
请再参考图2，波形201是手指未碰触感应电极101时，节点A的波形； 波形202是手指碰触感应电极101后，节点A的波形。由此波形图可以看出， 当手指碰触到感应电极101时，感应电极101的等效电容增加，故波形202 的放电时间T2会大于波形201的放电时间T1。因此，感测-控制端103只要 判断出节点A放电到第二额定电压V21的时间大于T1，便可以判定感应电极 101已经被碰触。
然而，目前电容式传感器仅止于应用在检测是否有导体接触的应用。电 容式传感器在先前技术中并没有其他的应用。由于现代的电子玩具或电子游 乐器产业蓬勃发展，各厂商也开始发挥创意去寻找更新颖的游戏玩法以及简 单易上手的操控方式。因此，本发明基于电容式传感器提出了一种新颖的控 制方法。
发明内容
为达上述或其他目的，本发明提出一种导体按压电容式传感器的力道的 测量方法。此方法包括下列步骤：每一预定时间，取样一感应电极的一电容 值；定义一临界值(threshold value)；以及根据一指定期间，决定导体按压电 容式传感器的力道，其中，电容值在临界值的时间到电容值到达一峰值的时 间为一指定期间。
依照本发明的较佳实施例所述的导体按压电容式传感器的力道的测量方 法，上述方法还包括：提供放电元件、感测-控制端以及输入-输出控制端，其 中放电元件耦接于感测-控制端以及输入-输出控制端之间，且感应电极耦接感 测-控制端；当感测-控制端对感应电极充电到一第一电压时，输入-输出控制 端设为第一共接电压且感测-控制端设为高阻抗；当感测-控制端的电压由第一 电压放电至第二电压时，感测-控制端设为第一共接电压一预定时间后，设为 高阻抗，且输入-输出控制端设为一第二共接电压；当感测-控制端的电压由第 一共接电压充电至一第三电压时，感测-控制端对感应电极充电到第一电压之 后，输入-输出控制端设为第一共接电压且感测-控制端设为高阻抗；以及根据 感应电极由第一电压放电到第二电压的时间加上感应电极由第一共接电压充 电到第三电压的时间，判断电容值。如此，更能防止静电荷对力道感测所造 成的影响。
本发明的精神是在于持续取样感应电极的电容值，并做纪录，并且以上 述电容值超过一临界值时，直到电容值到达一峰值或一稳定值的期间，来估 测导体按压电容式传感器的力道。如此，除了开拓出一种新的控制方法之外， 还使得电容式传感器增加了另一种新的应用。
附图说明
图1是现有技术电容式传感器的电路图。
图2是现有技术电容式传感器在上述感应电极101与电阻102的耦接节 点A的操作波形。
图3是根据本发明实施例所绘示的导体按压电容式传感器的力道的测量 方法的流程图。
图4是本发明实施例的导体按压电容式传感器的感应电极101时，感应 电极101的等效电容变化波形。
图5是导体带静电时，按压电容式传感器所测量出的电容值变化。
图6是根据本发明实施例所绘示的电容式传感器的结构图。
图7是根据本发明实施例所绘示的电容式传感器的操作波形。
图8是根据本发明实施例图6所绘示的操作方法流程图。
图9A是根据本发明实施例的感应电极70不带电时的操作波形。
图9B是根据本发明实施例的感应电极70带正电荷时的操作波形。
图9C是根据本发明实施例的感应电极70带负电荷时的操作波形。
附图标号：
101、60：感应电极
102：电阻
103、61：感测-控制端
63：放电元件
62：输入-输出控制端
具体实施方式
在某一些特定应用上，例如游乐器或玩具等等的应用，可能会需要感应 导体(例如手指)按压电容式传感器的力道。一般导体，特别指的是人的手 指，按压感应电极101的力道，会直接的与感应电极101垂直的速度直接相 关。故本发明提出一种导体按压电容式传感器的力道的测量方法，利用测量 感应电极101上的等效电容Cx对时间的变化来判断导体接触感应电极101到 导体离开感应电极101的时间，以判断导体按压电容式传感器的力道。以下 以实施例配合附图说明本发明的精神。
图3是根据本发明实施例所绘示的导体按压电容式传感器的力道的测量 方法的流程图。图4是本发明实施例的导体按压电容式传感器的感应电极101 时，感应电极101的等效电容变化波形。电路图的部份请参考现有技术图1。 如图3所示，此导体滑过电容式传感器的速度的测量方法包含有下列步骤：
步骤S300：开始。
步骤S301：定义一临界值CT。
步骤S302：每一预定时间，取样感应电极101的等效电容值Cx。在此， 被取样的电容值以及取样的时间将会依照顺序被记录起来。
步骤S303：判断感应电极101的电容值Cx是否发生一峰值或一稳定值。 简单的说，峰值就是电容值从上升到开始下降时的期间中的最高值。判断峰 值的方法，例如是前次取样的电容值与现在取样的电容值做比较。由于导体 接近感应电极101时，等效电容Cx会慢慢上升。若前次取样的电容值等于现 在取样的电容值，则表示导体已经完全接触到感应电极101。若前次取样的电 容值大于现在取样的电容值，则表示导体已经完全接触到感应电极101且正 要准备离开。故只要判断出前次取样的电容值大于等于现在取样的电容值， 大致上即可判定峰值或稳定值已经发生。当峰值或稳定值尚未发生时，回到 步骤S602。
虽然上述步骤所举的例子仅用前次取样与现在取样来举例，然本领域具 有通常知识者参考上述举例之后，应当了解，用多次取样也可以判断出峰值 或稳定值是否发生。故本发明不限定两次取样。
步骤S304：当被取样的感应电极的等效电容值Cx发生峰值时，根据所取 样到的电容值在到达临界值的时间到所取样到的电容值到达峰值的时间ΔT， 判断该导体按压电容式传感器的力道。
步骤S305：结束
由于在本实施例中，有取样电容值以及记录其取样值以及取样时间。因 此，只要取样到电容值的峰值，便可以获知电容值达到临界值的时间点(此 时间点可以被认定为导体开始接近感应电极的时间)。因此，只要判断出取样 到的电容值到达峰值或稳定值，便可以由电容值达到临界值的时间点与电容 值达到峰值或稳定值的时间点来判断导体按压电容式传感器的力道。
上述实施例已经提出了一种导体按压电容式传感器的力道的测量方法。 但是，由于感应电极与导体接触的部分的材质大部分是由塑料构成，其容易 受到静电的影响。图5是导体带静电时，按压电容式传感器所测量出的电容 值变化。请参考图5，当导体所带的静电恰好与充电的电荷相反时，导体会带 走电容所储存的电荷，故电容测量时会突然性的测量出电容下降(如标号50 所示)，使得导体按压电容式传感器的力道测量不准确。因此，以下举一的电 容式传感器的较佳实施例，以防止静电荷对电容测量的影响。
图6是根据本发明实施例所绘示的电容式传感器的结构图。请参考图6， 其包括感应电极60、感测-控制端61、输入-输出控制端62、放电元件63。其 耦接关系如图所示。图7是根据本发明实施例所绘示的电容式传感器的操作 波形。请参考图7，701是感测-控制端61的电压波形。702是输入-输出控制 端62的波形。图8是根据本发明实施例图6所绘示的操作方法流程图。请同 时参考图6、图7与图8：
步骤S800：开始
步骤S801：提供如图6中的电容式传感器。
步骤S802：由感测-控制端61对感应电极60充电。
步骤S803：判断感测-控制端61的电压是否到达第一电压V1。当判断为 否时，回到步骤S802继续对感应电极60充电。
步骤S804：当感测-控制端61的电压到达第一电压V1时，输入-输出控 制端62设为第一共接电压Vss且感测-控制端61设为高阻抗。
步骤S805：感应电极60通过放电元件63对输入-输出控制端62放电。
步骤S806：判断感测-控制端61的电压是否被放电到一特定电压V2。当 判断为否时，回到步骤S805继续对输入-输出控制端62放电。
步骤S807：当感测-控制端61的电压放电到特定电压V2时，感测-控制 端61会被设为第一共同电压Vss将感应电极60放电到共同电压Vss之后， 感测-控制端61会被设为高阻抗状态。另外，输入-输出控制端62会被设为第 二共同电压Vdd。
步骤S808：输入-输出控制端62通过放电元件63来对感应电极60进行 充电。
步骤S809：判断感测-控制端61的电压是被否充电到电压V2。当感测- 控制端61的电压由共接电压Vss充电至电压V2时，便回到上述步骤S802。
由于感应电极60在没有导体触碰的情况下，其等效电容是不会改变的， 故在感测-控制端61所测量到的电压波形将会是一个周期性的波形。当有导体 触碰到感应电极60时，其等效电容将会变大，在感测-控制端60所测量到的 电压波形的周期也会变大。因此，只要根据步骤S802～步骤S809的时间以及 在此期间的电压变化，便可以判断感应电极60的等效电容Cx的变化。
图9A、图9B以及图9C分别是根据本发明实施例的感应电极60不带电、 带正电荷与带负电荷时的操作波形。请先参考图9A与图9B，当感应电极60 的表面带有正电荷时，感应电极60由电压V1放电到电压V2的时间会增加， 但是感应电极60由共接电压Vss充电到电压V2的时间相对的会减少。接下 来，请参考图9A与图9C，当感应电极60的表面带有负电荷时，感应电极60 由电压V1放电到电压V2的时间会减少，但是感应电极60由共接电压Vss 充电到电压V2的时间相对的会增加。因此，不论是感应电极60带正电荷或 是负电荷，此时会有相对应时期的充放电时间增加，相对的另一时期的充放 电时间则会缩短。换句话说，无论感应电极60带正电荷或带负电荷，其充电 时间与放电时间的总和与感应电极60未带电荷的充放电时间的总和将会大致 相同。故此结构以及此操作可减低静电对于电容估测的误差。使电容估测更 加准确。
综上所述，本发明的精神是在于持续取样感应电极的电容值，并做纪录， 并且以上述电容值超过一临界值时，直到电容值到达一峰值或一稳定值的期 间，来估测导体按压电容式传感器的力道。如此，除了开拓出一种新的控制 方法之外，还使得电容式传感器增加了另一种新的应用。例如，以往的电子 宠物对于触碰只会有一种反应，然而若以本发明的技术应用在此，则电子宠 物可以根据触碰的轻重程度，反映出例如撒娇或者是哀嚎等动作与声音。因 此，应用本发明，可以提升中国台湾传统玩具产业的竞争力。另一方面，若 以本发明方法配合上图6～图8的较佳实施例，还可以避免静电的影响，使得 导体按压电容式传感器的力道得以更加准确的估测。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体实施例仅用以方便说明本发明 的技术内容，而非将本发明狭义地限制于上述实施例，在不超出本发明的精 神及权利要求的情况，所做的种种变化实施，皆属于本发明的范围。因此本 发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 劣化指定装置和劣化指定方法 | 2020-05-11 | 220 |
| 色指定控制装置及色指定控制方法 | 2020-05-11 | 948 |
| 相邻人指定设备 | 2020-05-11 | 489 |
| 备用节点的指定 | 2020-05-11 | 895 |
| 标记指定装置及标记指定方法 | 2020-05-11 | 668 |
| 自动的供应者资源指定 | 2020-05-13 | 107 |
| 再现设备及其指定设备、指定系统、指定方法及记录介质 | 2020-05-12 | 588 |
| 设备指定系统 | 2020-05-11 | 520 |
| 设备指定系统 | 2020-05-11 | 225 |
| 位置指定装置及位置指定方法 | 2020-05-11 | 984 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
