CN108964649B - 静电电容开关单元 - Google Patents

Abstract

静电电容开关单元。本发明提供了一种电容式开关装置及其控制方法，该电容式开关装置包括：触摸感测单元(100)，其包括设置在基板(2)上的感测电极(110)和传输电极(120)；以及触摸控制模块(200)，其被设置在基板(2)上，并被配置为基于来自触摸感测单元(100)的感测信号确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号，其中，传输电极(120)响应于来自触摸控制模块(200)的传输控制信号输出传输信号，感测电极(110)响应于来自触摸控制模块(200)的感测控制信号检测信号以用于施加给触摸控制模块(200)，并且其中，触摸控制模块(200)根据预设模式启用感测电极(110)和传输电极(120)。

Description

静电电容开关单元

技术领域

本发明涉及电容式开关装置，更具体地讲，涉及一种具有简化的配置的电容式开关装置，其允许更平滑的操作和紧凑的布置结构二者以便更精确地检测与人体的接触。

背景技术

诸如汽车的车辆除了起到移动工具的作用之外，需要起到能够为用户提供更稳定和舒适的行驶状态的各种类型的便利工具的作用。因此，车辆配备有各种便利设施、用于操作和控制它们的各种类型的开关以及用于显示它们的装置。

各种开关被集中地设置在车辆的方向盘处以改进驾驶员的便利。根据环境，开关的复杂物理布置可能使得驾驶员导致错误的操作或者将他或她的眼睛固定于方向盘，从而导致发生安全事故的风险增加。

为了开关的更平滑的操纵和操作，作为耐久性差的传统机械开关的替代的电容触摸感测型电容式开关的覆盖范围正在延伸。电容触摸感测方法通常可分成自电容型和互电容型。在传感器电极处获得的电容值变化，设定与所获得的电容值的变化一起移动的基准值(即，基线)。当在传感器电极处获得的电容值与基准值(即，基线)之差超过特定阈值时，确定人体触摸。在这种情况下，传统基线不反映在传感器电极处获得的值。当在传感器电极处获得的值与基准值之差小于特定阈值时，基线反映在传感器电极处获得的值。此刻，传感器确定人体与传感器分离。

然而，由于诸如机构和弹簧的消耗性部件根据其重复使用的磨损，传统机械开关导致错误的操作和寿命的降低，造成部件的类型和数量的增加，并且消耗大量工时。另外，在传统电容式传感器用作单个按钮的情况下，采用基于自电容或互电容的单一方法。在任一情况下，传统机械开关涉及电容式传感器易受周围环境(例如，温度和湿度/磁场)影响的问题。换言之，当诸如水、磁场和电场的周围环境突然极大地变化时，现有触摸算法确定人体触摸，并且还存在这样的问题：触摸算法维持人体已触摸的状态，直至突然变化的环境返回其原始状态为止。

发明内容

技术问题

因此，做出本发明以解决现有技术中出现的上述问题，本发明的目的在于提供一种电容式开关装置及其控制方法，其允许组合电容测量并且基准值反映在传感器电极处获得的电容值以反映发生人体触摸的信号衰减状态，从而可实现更精确的触摸检测。

技术方案

为了实现上述目的，在一个方面，本发明提供了一种电容式开关装置，该电容式开关装置包括：触摸感测单元100，其包括设置在基板2上的感测电极110和传输电极120；以及触摸控制模块200，其被设置在基板2上，并且被配置为基于来自触摸感测单元100的感测信号确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号，其中，传输电极120响应于来自触摸控制模块200的传输控制信号输出传输信号，感测电极110响应于来自触摸控制模块200的感测控制信号检测信号以用于施加给触摸控制模块200，并且其中，触摸控制模块200根据预设模式启用感测电极110和传输电极120。

在该电容式开关装置中，感测电极110和传输电极120可分别被设置在基板2的两个表面上。

在该电容式开关装置中，感测电极110和传输电极120可被设置在基板2的同一表面上。

在该电容式开关装置中，传输电极120可被设置在感测电极110的外周边处。

在该电容式开关装置中，触摸控制模块200可包括：触摸传感器控制单元21，其被配置为将传输控制信号施加给传输电极120并且将感测控制信号施加给感测电极110，并且控制传输电极120和感测电极110的启用；信号处理单元23，其被配置为处理感测电极110所检测的信号；以及信号输出单元25，其被配置为将信号处理单元23所处理的信号输出至外部。

在该电容式开关装置中，触摸传感器控制单元21可执行启用感测电极110并禁用传输电极120的自电容测量模式。

在该电容式开关装置中，触摸传感器控制单元21可执行禁用感测电极110并启用传输电极120的互电容测量模式。

在该电容式开关装置中，触摸传感器控制单元21可执行启用感测电极110和传输电极120的组合电容测量模式。

在另一方面，本发明提供了一种控制电容式开关装置的方法，该方法包括以下步骤：提供步骤，提供电容式开关装置，该电容式开关装置包括触摸感测单元100和触摸控制模块200，触摸感测单元100包括设置在基板2上的感测电极110和传输电极120，触摸控制模块200被设置在基板2上并且被配置为基于来自触摸感测单元100的感测信号确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号，其中，传输电极120响应于来自触摸控制模块200的传输控制信号输出传输信号，感测电极110响应于来自触摸控制模块200的感测控制信号检测信号以用于施加给触摸控制模块200，并且其中，触摸控制模块200根据预设模式启用感测电极110和传输电极120；检测步骤S10，该检测步骤S10使得所述触摸感测单元100能够响应于来自所述触摸控制模块200的控制信号检测是否存在所述操纵者的操纵；信号图案分析步骤S20，分析并确认在检测步骤S10中检测的感测信号并且确定是否存在操纵者的接触和触摸操作；基准值更新步骤S30，使用在信号图案分析步骤S20中计算的感测信号来更新触摸感测单元100的基准值；以及输出模式执行步骤S40，执行基于在信号图案分析步骤S20中执行的确定的结果来确定是否对输出信号进行输出的输出模式。

在该电容式开关装置控制方法中，触摸控制模块200可包括：触摸传感器控制单元21，其被配置为将传输控制信号施加给传输电极120并且将感测控制信号施加给感测电极110，并且控制传输电极120和感测电极110的启用；信号处理单元23，其被配置为处理感测电极110所检测的信号；以及信号输出单元25，其被配置为将信号处理单元23所处理的信号输出至外部。检测步骤S20可包括步骤S11、步骤S13和步骤S15中的一个或更多个，步骤S11检测启用感测电极110并禁用传输电极120的自电容测量模式，步骤S13检测禁用感测电极110并启用传输电极120的互电容测量模式，步骤S15检测启用感测电极110和传输电极120的组合电容测量模式，所述自电容测量模式、互电容测量模式和组合电容测量模式由触摸传感器控制单元21执行。

在该电容式开关装置控制方法中，信号图案分析步骤S20可包括：人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)，确定并确认操纵者的身体是否与触摸感测单元100触摸；触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)，基于人体触摸确认步骤(S21和S211)中是否存在人体触摸的确定的结果来确定人体触摸状态是否持续，以确认操纵者的触摸操纵意图；以及空闲状态控制确认步骤(S25和S251)，基于触摸操纵确认步骤中操纵者的触摸操纵意图的确认的结果来控制触摸感测单元100的空闲状态。

在该电容式开关装置控制方法中，触摸控制模块200还可包括存储单元30，该存储单元30被配置为存储包括初始值的预设数据，并且人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)包括：差值电容确认步骤S20a，确认触摸感测单元100是否处于空闲状态(空闲＝开(ON))，并且使得触摸感测单元100的感测电极能够从感测信号确认作为实际电容值与基准值之差的差值电容值；人体触摸确定步骤S21，将差值电容值与存储在存储单元30中的预设数据中所包括的预设衰减量进行比较，以确定是否在触摸感测单元100的空闲状态下存在人体触摸；以及人体触摸开设定步骤S211，如果在人体触摸确定步骤S21中差值电容值是小于预设衰减量的负值，则将操纵者的身体与触摸感测单元100触摸的人体触摸(HT)状态确定为开。

在该电容式开关装置控制方法中，触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)可包括以下步骤：人体触摸(HT)状态确定步骤S23，确定在人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确认的人体触摸状态是否为开状态；人体触摸维持确定步骤S231，如果在人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确定人体触摸状态为开状态，则确定指示触摸感测单元100的触摸状态的感测信号是否持续；触摸维持计数器增加步骤S233，如果在人体触摸维持确定步骤S231中确定触摸状态被维持，则使用触摸控制模块200的计数器27使触摸维持计数器增加；维持基准时间过去确定步骤S235，在触摸维持计数器增加步骤S233之后将触摸维持时间与包括在预设数据中的维持基准时间(ts)进行比较，并且确定触摸维持状态是否维持了预定时间周期；以及触摸状态确认步骤S237，如果在维持基准时间过去确定步骤S235中确定触摸维持时间超过维持基准时间(ts)，则将触摸感测单元100的触摸检测状态切换为开，并且将触摸感测单元100的空闲状态设定为开。

在该电容式开关装置控制方法中，基准值更新步骤S30可包括使用从初始设定值或先前感测信号计算的先前差值电容以及在信号图案分析步骤中从当前感测信号计算的当前差值电容来计算并更新基准值。

在该电容式开关装置控制方法中，输出模式执行步骤(S40和S50)可包括以下步骤：触摸检测状态确定步骤S40，确定触摸检测状态是否为开状态；以及输出控制步骤S50，如果在触摸检测状态确定步骤S40中确定触摸检测状态是开状态，则将触摸检测状态切换为关状态并且进行控制以通过信号输出单元将输出控制信号输出至外部。

在该电容式开关装置控制方法中，输出控制步骤S50可包括以下步骤：信号输出步骤S511，如果在触摸检测状态确定步骤S40中确定触摸检测状态是开状态，则将触摸检测状态切换为关状态并且进行控制以将用于施加给信号输出单元以将输出信号切换为开状态的输出控制信号输出至外部；输出切换待命步骤S513，等待预设数据中所包括的预设时间；以及输出信号关设定步骤S515，如果在输出切换待命步骤S513中等待超过所述预设时间，则将输出信号的状态切换为关以中断从信号输出单元向外部的信号输出。

有益效果

根据上面所构造的本发明的实施方式的电容式开关装置具有以下有益效果。

针对使用两个电极的单个按钮按照时分方式同时或选择性地测量自电容和互电容。另外，当测量自电容时，传输传感器(即，TX传感器)被启用以提取通过将互电容和自电容融合而获得的组合信号，并且分析通过提取获得的信号的波形变化图案以确定人体是否触摸，从而避免由于外部环境影响而导致的错误操作。

另外，本发明的电容式开关装置使得在传感器电极处获得的电容值能够被设定为按照恒定周期由基准值(即，基线)连续地反映，并且识别并处理一致地出现的恒定图案，直至人体与传感器接触以及与传感器分离，从而使外部环境影响最小化。

另外，本发明的电容式开关装置包括由PCB、塑料产品外壳以及填充在其中的填料组成的基本配置，从而与由弹簧、闩锁、杆、外壳等组成的复杂机械开关相比，部件的数量进而用于组装的工时可相对减少。

传感器被设计成设置在塑料外壳内部的PCB上，从而由于即使长期使用，部件也较少消耗和磨损，本发明的电容式开关装置可半永久地使用，因此与机械开关相比耐久性相对改进。

附图说明

本发明的以上和其它目的、特征和优点将从以下结合附图对本发明的优选实施方式进行的详细描述而显而易见，附图中：

图1是示出根据本发明的实施方式的电容式开关装置的示意性框图；

图2和图3是示出根据本发明的实施方式的电容式开关装置的触摸感测单元的配置和修改例的示意图；

图4至图6是示出根据本发明的实施方式的电容式开关装置的触摸感测单元的启用或禁用状态的配置图；

图7是示出根据本发明的实施方式的作为在电容式开关装置的自电容、互电容和组合电容测量模式下在传感器处获得的信号与反映所获得的信号的基准值之差的差值电容值的示意图；

图8和图9是示出根据本发明的实施方式的电容式开关装置控制方法的流程图；以及

图10和图11是示出传统触摸传感器和根据本发明的实施方式的电容式开关装置的触摸实现示例中的感测信号、基准值和差值电容值的示意图。

符号说明

10：电容式开关装置

100：触摸感测单元

200：触摸控制模块

具体实施方式

以下，将参照附图详细描述本发明的电容式开关装置的配置和操作。

根据本发明的实施方式的电容式开关装置包括触摸感测单元100和触摸控制模块200。其它构成元件至少部分地设置在壳体(未示出)内，并且基板2被设置在壳体内。电气元件被设置在基板2上。基板2可根据设计规范按照各种方式来修改，例如形成为印刷电路板、柔性基板或***注塑成型基板。在此实施方式中，单独的壳体、基板等的详细配置的描述将被省略，将集中于必要配置进行描述。

触摸感测单元100包括设置在基板2上的感测电极110和传输电极120。设置在基板上的感测电极110和传输电极120形成为预定导电电极。感测电极110用于检测和测量自电容和互电容。设置在基板2上的传输电极(即，TX电极)120用于测量互电容。换言之，传输电极120响应于来自触摸控制模块200(将稍后描述)的触摸传感器控制单元21的感测控制信号来实现预定传输操作。传输电极120响应于感测控制信号在感测电极110处形成电场，并且提供指示通过由于用户的接近和接触导致的电极电容变化来感测用户与开关装置的接触的感测信号。

触摸感测单元100的感测电极110和传输电极120可采取感测电极110和传输电极120被分别设置在基板2的两个表面上的结构。

换言之，如图中所示，触摸感测单元100可采取感测电极110和传输电极120被分别单独地形成在基板2的两个表面2a和2b上的结构。藉由该结构，可实现基板上的触摸感测单元的形成区域被限制的紧凑配置。

另外，触摸感测单元100可采取感测电极110和传输电极120形成在基板2的一个表面(即，同一表面)上的结构。另外，如图中所示，触摸感测单元100可采取感测电极110和传输电极120被设置在基板的同一表面上以及同一层上的结构。换言之，触摸感测单元100可采取这样的结构：感测电极110被设置在基板2的中心部分处，传输电极120按照环绕感测电极110的外周边的方式设置在基板2的周边部分处，以增加触摸感测灵敏度。

触摸控制模块200被设置在基板2上，并且用于基于来自触摸感测单元100的感测信号确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号。换言之，传输电极120响应于来自触摸控制模块200的传输控制信号输出传输信号，感测电极110响应于来自触摸控制模块200的感测控制信号检测信号以用于施加给触摸控制模块200，触摸控制模块200根据预设模式启用感测电极110和传输电极120。

更具体地讲，触摸控制模块200包括触摸传感器控制单元21、信号处理单元23和信号输出单元25。

触摸传感器控制单元21将传输控制信号施加给传输电极120，并将感测控制信号施加给感测电极110。另外，触摸传感器控制单元21控制传输电极120和感测电极110的启用。触摸传感器控制单元21的启用控制可建立感测电极110的单独启用、传输电极120的单独启用以及感测电极110和传输电极120的启用。

换言之，触摸传感器控制单元21可执行启用感测电极110并禁用传输电极120的自电容测量模式，以使得可按照自电容方式建立电容，即，触摸检测(参见图4)。

另外，触摸传感器控制单元21可执行禁用感测电极110并启用传输电极120的互电容测量模式，以使得可按照互电容方式建立电容，即，触摸检测(参见图5)。触摸传感器控制单元21可执行启用感测电极110和传输电极120的组合电容测量模式，以使得可按照自电容和互电容被组合的组合电容方式建立电容，即，触摸检测(参见图6)。

信号处理单元23用于处理感测电极110所检测的信号。信号处理单元23接收感测电极110所检测的信号并将所接收到的信号转换为预定电容值。此时，所计算的电容值可被存储在存储单元30中，或者可通过算术单元40基于存储在存储单元30中的预设数据来计算预定差值电容值。另外，信号处理单元23使用从所检测的信号计算的数据来分析信号图案并执行确定用户的直接接触或操作意图等的操作。

信号输出单元25用于将信号处理单元23所处理的信号输出至外部。从信号输出单元25输出至外部的处理的信号可被传送给外部控制单元或外部存储单元。换言之，信号输出单元25从信号处理单元23接收处理的信号和输出控制信号。当执行用户的正常触摸操作时，信号输出单元25可向外部控制单元输出预定输出信号。

如上所述，触摸控制模块200还可包括存储单元30。根据情况，除了信号处理单元之外触摸控制模块200还可包括单独的算术单元40。存储单元30可存储包括基准值的初始值、预设衰减量和维持基准时间(ts)在内的预设数据，并且可与信号处理单元23电连接以执行预定存储操作或取出其中存储的数据的功能。如果除了信号处理操作之外需要补充信号处理单元或者在预定触摸操作的确定过程中还需要算术逻辑运算，则可另外设置算术单元40。

以下，将参照附图描述控制电容式开关装置10的方法。

根据本发明的实施方式的控制电容式开关装置10的方法包括提供步骤S1、检测步骤S10、基准值更新步骤S30和输出模式执行步骤S40。

在提供步骤S1中，提供电容式开关装置10。如上所述，电容式开关装置10包括：触摸感测单元100，其包括设置在基板2上的感测电极110和传输电极120；以及触摸控制模块200，其被设置在基板2上并且被配置为基于来自触摸感测单元100的感测信号确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号。传输电极120响应于来自触摸控制模块200的传输控制信号输出传输信号，感测电极110响应于来自触摸控制模块200的感测控制信号检测信号以用于施加给触摸控制模块200，触摸控制模块200根据预设模式启用感测电极110和传输电极120。

在检测步骤S10中，触摸感测单元100响应于来自触摸控制模块200的控制信号来检测是否存在操纵者的操纵。如上所述，触摸控制模块200包括：触摸传感器控制单元21，其被配置为将传输控制信号施加给传输电极120并将感测控制信号施加给感测电极110，并且控制传输电极120和感测电极110的启用；信号处理单元23，其被配置为处理感测电极110所检测的信号；以及信号输出单元25，其被配置为将信号处理单元23所处理的信号输出至外部。检测步骤S10包括自电容测量模式检测步骤S11、互电容测量模式检测步骤S13和组合电容测量模式检测步骤S15中的一个或更多个。

在自电容测量模式检测步骤S11中，感测电极110被启用并且传输电极120被禁用，以通过触摸感测单元100测量自电容值。在互电容测量模式检测步骤S13中，感测电极110被禁用并且传输电极120被启用，以通过触摸感测单元100测量互电容值。在组合电容测量模式检测步骤S15中，感测电极110和传输电极120被启用以测量组合电容值。

根据情况，检测步骤可根据设计规范按照各种方式来配置，例如通过用户的预定输入或选择来选择性地或交替地执行，但是在此实施方式中可采取通过单个触摸感测单元100同时或依次选择单独的测量模式的配置。

此后，触摸控制模块200的信号处理单元23执行信号图案分析步骤S20。在信号图案分析步骤S20中，触摸控制模块200的信号处理单元23分析并确认在检测步骤S10中检测的感测信号，并且确定是否存在操纵者的接触和触摸操作。

信号图案分析步骤S20包括人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)、触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)和空闲状态控制确认步骤(S25和S251)。

在人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)，触摸控制模块200的信号处理单元23确定并确认操纵者的身体是否与触摸感测单元100触摸。更具体地讲，触摸控制模块200还包括存储单元30，存储单元30被配置为存储包括初始值的预设数据。人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)包括差值电容确认步骤S20a、人体触摸确定步骤S21和人体触摸开设定步骤S211。

在差值电容确认步骤S20a中，触摸控制模块200的信号处理单元23确认触摸感测单元100是否处于空闲状态(空闲＝开)，并且触摸感测单元100的感测电极从感测信号确认作为实际电容值与基准值之差的差值电容值。如果不存在先前步骤中的值，则使用初始值。基准值可被形成为按照预设方式(例如，按照对先前步骤中的电容值和当前电容值取平均或者形成比例算术表达式的方式)跟随实际当前电容值。这仅是一个示例，在采取反映并跟随实际当前电容值的方法的范围内可按照各种方式形成基准值的算术表达式或结构。

在人体触摸确定步骤S21中，触摸控制模块200的信号处理单元23将差值电容值与存储在存储单元30中的预设数据中所包括的预设衰减量进行比较，以确定是否在触摸感测单元100的空闲状态下存在人体触摸。换言之，如图7所示，在人体触摸状态的情况下，当计算实际检测的当前电容值与基准值之差(即，差值电容值)时，采取即使在自电容测量模式、互电容测量模式和组合电容测量模式中的任一个下，信号的电容值也恒定地衰减的配置(图7的(A)和(B)之间的范围)。通过使用该配置，存储在存储单元30中的预设数据中所包括的预设衰减量与差值电容值彼此比较，以确定是否存在人体触摸。

藉由该处理，如果在人体触摸确定步骤S21中触摸控制模块200的信号处理单元23确定差值电容值是小于预设衰减量的负数，则程序进行至人体触摸开设定步骤S211，在该人体触摸开设定步骤S211中，信号处理单元23确定操纵者的身体与触摸感测单元100触摸的人体触摸(HT)状态为开。

此后，控制流程进行至触摸操纵确认步骤。在触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)中，触摸控制模块200的信号处理单元23基于在人体触摸确认步骤(S21和S211)中是否存在人体触摸的确定结果来确定人体触摸状态是否持续以确认操纵者的触摸操纵意图。

更具体地讲，触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)包括人体触摸(HT)状态确定步骤S23、人体触摸维持确定步骤S231、触摸维持计数器增加步骤S233、维持基准时间过去确定步骤S235和触摸状态确认步骤S237。

在人体触摸(HT)状态确定步骤S23中，触摸控制模块200的信号处理单元23确定在人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确认的人体触摸状态是否为开状态。

如果触摸控制模块200的信号处理单元23确定在人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确认的人体触摸状态不是开状态，则控制流程进行至步骤S25。

相反，如果触摸控制模块200的信号处理单元23确定在人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确认的人体触摸状态是开状态，则控制流程进行至步骤S231。

触摸控制模块200的信号处理单元23执行确定指示触摸感测单元100的触摸状态的感测信号是否持续的人体触摸维持确定步骤S231。换言之，尽管确认了与触摸感测单元100的人体触摸状态的触摸状态，可通过触摸时间来确认用户是以操作开关装置的直接意图对触摸感测单元100进行触摸还是仅仅无意中触摸了触摸感测单元100。

为此，执行触摸维持计数器增加步骤S233。如果在人体触摸维持确定步骤S231中确定触摸状态被维持，则控制流程进行至触摸维持计数器增加步骤S233，在该触摸维持计数器增加步骤S233中触摸控制模块200的信号处理单元23使用触摸控制模块200的计数器27来使触摸维持计数器增加。

相反，如果在人体触摸维持确定步骤S231中确定触摸状态没有被维持，则触摸控制模块200的信号处理单元23确定用户的触摸状态被释放，将人体触摸状态切换为关，并将触摸维持计数器重置为零(O)，以使得执行新的空闲操作(S239)。此时，控制流程进行至步骤S25。

在使用计数器27使触摸维持计数器增加之后，控制流程进行至维持基准时间过去确定步骤S235，在该维持基准时间过去确定步骤S235中触摸控制模块200的信号处理单元23在触摸维持计数器增加步骤S233之后将触摸维持时间与预设数据中所包括的维持基准时间(ts)进行比较，并且确定触摸维持状态是否被维持了预定时间周期。换言之，如果触摸维持状态被维持超过预设维持基准时间(ts)，则触摸控制模块200的信号处理单元23将这种触摸确定为反映操纵者的意图的触摸操作，而非简单的无意触摸操作。

在维持基准时间过去确定步骤S235完成之后，控制流程进行至触摸状态确认步骤S237或步骤S25。如果在维持基准时间过去确定步骤S235中确定触摸维持时间超过维持基准时间(ts)，则控制流程进行至触摸状态确认步骤S237，在该触摸状态确认步骤S237中触摸控制模块200的信号处理单元23将触摸感测单元100的触摸检测状态切换为开，并且将触摸感测单元100的空闲状态设定为开。

换言之，触摸控制模块200的信号处理单元23确定存在用户的有意触摸操作并且按照这样的方式将触摸感测单元100的触摸检测状态切换为开：将触摸感测单元100的操作状态设定为空闲状态“开”以形成用于感测其它触摸操作的空闲状态以允许后续操作的实现，以使得触摸维持状态可被维持超过预定时间周期以形成用于给定触摸操作的信号输出。

另一方面，如果在维持基准时间过去确定步骤S235中确定触摸维持时间没有超过维持基准时间(ts)，则控制流程进行至步骤S25，在该步骤S25中触摸控制模块200的信号处理单元23确定触摸的增加状态是否被重复。

此后，执行空闲状态控制确认步骤(S25和S251)。在空闲状态控制确认步骤(S25和S251)中，触摸控制模块200的信号处理单元23基于触摸操纵确认步骤中的操纵者的触摸操纵意图的确认结果来控制触摸感测单元100的空闲状态。换言之，如果人体触摸状态终止，即，不再输入电容值或者不存在信号变化，则触摸控制模块200的信号处理单元23确定不存在输入信号并且执行重新形成空闲状态的空闲状态形成步骤S251。

在执行了这种信号图案分析处理之后，信号处理单元23将先前步骤中所计算的基准值更新为新的基准值(S30)。即，在基准值更新步骤S30中，信号处理单元23使用在信号图案分析步骤S20中计算的感测信号来更新触摸感测单元100的基准值。更具体地讲，基准值更新步骤S30包括使用从存储在存储单元30中的预设数据中所包括的初始设定值或先前感测信号计算的先前差值电容以及在信号图案分析步骤中从当前感测信号计算的当前差值电容来计算并更新基准值。

可通过算术处理使用先前触摸操作中所获得的先前差值电容和当前触摸操作中所获得的当前差值电容以及先前触摸操作中所获得的电容值和当前触摸操作中所获得的电容值来计算跟随当前触摸操作中所获得的电容值的基准值。

如上所述，可在实现反映基于当前感测的基准值的信号的电容值以计算差值电容的计算结构的范围内根据设计规范对该实施方式进行各种修改。

输出模式执行步骤(S40和S50)包括执行基于信号图案分析步骤S20中执行的确定结果确定是否输出输出信号的输出模式。输出模式执行步骤(S40和S50)包括触摸检测状态确定步骤S40和输出控制步骤S50。

在触摸检测状态确定步骤S40中，信号处理单元23确定触摸检测状态是否为开状态。在输出控制步骤S50中，如果在触摸检测状态确定步骤S40中确定触摸检测状态是开状态，则信号处理单元23将触摸检测状态切换为关状态并且进行控制以通过信号输出单元将输出控制信号输出至外部。

另外，更具体地讲，输出控制步骤S50包括信号输出步骤S511、输出切换待命步骤S513和输出信号关设定步骤S515。

如果在触摸检测状态确定步骤S40中确定触摸检测状态为开状态，则控制流程进行至信号输出步骤S511，在该信号输出步骤S511中触摸控制模块200的信号处理单元23将触摸检测状态切换为关状态并且进行控制以将用于施加给信号输出单元25以将输出信号切换为开状态的输出控制信号输出至外部。

此后，输出切换待命步骤S513允许等待预设数据中所包括的预设时间。然后，如果在输出切换待命步骤S513中等待超过预设时间，则输出信号的状态被切换为关以中断从信号输出单元向外部的信号输出。

将参照附图描述基于当前触摸操作中所获得的实际电容值与基准值之差计算的差值电容值的趋势。换言之，图10示出示意图，该示意图示出传统触摸传感器的感测的电容值/基准值和差值电容值的感测特性，图11示出示意图，该示意图示出根据本发明的实施方式的电容式开关装置的感测的电容值/基准值和差值电容值的感测特性。在图10的传统触摸传感器的情况下，示出了根据传统方法的实际电容值的变化和基准值的变化(参见图10的(a))以及基于所述变化之差计算的差值电容值(参见图10的(b))。在传统方法的情况下，如果差值电容值超过预定阈值，则这被确定为触摸状态，从而在图上，针对一次实际触摸操作和一次水分含量变化，触摸传感器确定执行了两次触摸操作。

另一方面，在根据本发明的实施方式使用跟随实际电容值的基准值的情况下，本发明的电容式开关装置在一次实际触摸操作的情况下基于差值电容值的衰减状态确定执行了一次实际触摸操作，并且在一次水分含量变化的情况下使用如果存在用户的直接触摸则形成电容值的衰减状态(参见图7)的事实，确定用户没有触摸触摸感测单元，因为没有形成差值电容值超过预定值的衰减状态。结果，本发明的电容式开关装置确定总共执行了一次触摸操作。

上述实施方式仅是用于说明本发明的示例，本发明不限于此。基于感测信号形成的电容值实际上被反映到基准值的形成，除了车辆之外本发明也可被应用于应用各种电容式开关的领域，在采取基于反映或跟随实际电容值的基准值确定是否存在人体触摸的结构的范围内可按照各种方式修改本发明的电容式开关装置。

工业实用性

尽管结合附图中所示的示例性实施方式描述了本发明，它们仅是例示性的，本发明不限于这些实施方式。本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可进行实施方式的各种等同修改和变化。因此，本发明的真实技术范围应该由所附权利要求书的技术精神限定。

Claims (16)

1.一种电容式开关装置，该电容式开关装置包括：

触摸感测单元(100)，该触摸感测单元(100)包括设置在基板(2)上的感测电极(110)和传输电极(120)；以及

触摸控制模块(200)，该触摸控制模块(200)被设置在基板(2)上，并且被配置为基于来自所述触摸感测单元(100)的感测信号来确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号，

其中，所述传输电极(120)响应于来自所述触摸控制模块(200)的传输控制信号来输出传输信号，所述感测电极(110)响应于来自所述触摸控制模块(200)的感测控制信号来检测信号以用于施加给所述触摸控制模块(200)，并且

其中，所述触摸控制模块(200)被配置为响应于所述触摸输出信号根据以下多种测量模式中的任一种选择性地启用所述感测电极(110)和所述传输电极(120)，所述测量模式包括：

自电容测量模式，在所述自电容测量模式中所述感测电极(110)被启用，所述传输电极(120)被禁用，并且所述触摸感测单元(100)测量自电容值；

互电容测量模式，在所述互电容测量模式中所述感测电极(110)被禁用，所述传输电极(120)被启用，并且所述触摸感测单元(100)测量互电容值；以及

组合电容测量模式，在所述组合电容测量模式中所述感测电极(110)和所述传输电极(120)被启用，并且所述触摸感测单元(100)测量组合电容值。

2.根据权利要求1所述的电容式开关装置，其中，所述感测电极(110)和所述传输电极(120)分别被设置在所述基板(2)的两个表面上。

3.根据权利要求1所述的电容式开关装置，其中，所述感测电极(110)和所述传输电极(120)被设置在所述基板(2)的同一表面上。

4.根据权利要求3所述的电容式开关装置，其中，所述传输电极(120)被设置在所述感测电极(110)的外周边处。

5.根据权利要求1所述的电容式开关装置，其中，所述触摸控制模块(200)包括：

触摸传感器控制单元(21)，该触摸传感器控制单元(21)被配置为将所述传输控制信号施加给所述传输电极(120)并将所述感测控制信号施加给所述感测电极(110)，并且控制所述传输电极(120)和所述感测电极(110)的启用；

信号处理单元(23)，该信号处理单元(23)被配置为处理所述感测电极(110)所检测的信号；以及

信号输出单元(25)，该信号输出单元(25)被配置为将所述信号处理单元(23)所处理的信号输出至外部。

6.根据权利要求5所述的电容式开关装置，其中，所述触摸传感器控制单元(21)执行启用所述感测电极(110)并禁用所述传输电极(120)的自电容测量模式。

7.根据权利要求5所述的电容式开关装置，其中，所述触摸传感器控制单元(21)执行禁用所述感测电极(110)并启用所述传输电极(120)的互电容测量模式。

8.根据权利要求5所述的电容式开关装置，其中，所述触摸传感器控制单元(21)执行启用所述感测电极(110)和所述传输电极(120)的组合电容测量模式。

9.一种控制电容式开关装置的方法，该方法包括以下步骤：

提供步骤，该提供步骤提供所述电容式开关装置，所述电容式开关装置包括触摸感测单元(100)和触摸控制模块(200)，所述触摸感测单元(100)包括设置在基板(2)上的感测电极(110)和传输电极(120)，所述触摸控制模块(200)被设置在基板(2)上并且被配置为基于来自所述触摸感测单元(100)的感测信号来确认操纵者的接触操纵状态并输出触摸输出信号，其中，所述传输电极(120)响应于来自所述触摸控制模块(200)的传输控制信号来输出传输信号，所述感测电极(110)响应于来自所述触摸控制模块(200)的感测控制信号来检测信号以用于施加给所述触摸控制模块(200)，并且其中，所述触摸控制模块(200)被配置为响应于所述触摸输出信号根据以下多种测量模式中的任一种选择性地启用所述感测电极(110)和所述传输电极(120)，所述测量模式包括：

自电容测量模式，在所述自电容测量模式中所述感测电极(110)被启用，所述传输电极(120)被禁用，并且所述触摸感测单元(100)测量自电容值；

互电容测量模式，在所述互电容测量模式中所述感测电极(110)被禁用，所述传输电极(120)被启用，并且所述触摸感测单元(100)测量互电容值；以及

组合电容测量模式，在所述组合电容测量模式中所述感测电极(110)和所述传输电极(120)被启用，并且所述触摸感测单元(100)测量组合电容值；

检测步骤(S10)，该检测步骤(S10)使得所述触摸感测单元(100)能够响应于来自所述触摸控制模块(200)的控制信号来检测是否存在所述操纵者的操纵；

信号图案分析步骤(S20)，该信号图案分析步骤(S20)分析并确认在所述检测步骤(S10)中检测的感测信号并且确定是否存在所述操纵者的接触和触摸操作；

基准值更新步骤(S30)，该基准值更新步骤(S30)使用在所述信号图案分析步骤(S20)中计算的感测信号来更新所述触摸感测单元(100)的基准值；以及

输出模式执行步骤(S40)，该输出模式执行步骤(S40)执行基于在所述信号图案分析步骤(S20)中执行的确定的结果来确定是否对输出信号进行输出的输出模式。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述触摸控制模块(200)包括：触摸传感器控制单元(21)，该触摸传感器控制单元(21)被配置为将所述传输控制信号施加给所述传输电极(120)并将所述感测控制信号施加给所述感测电极(110)，并且控制所述传输电极(120)和所述感测电极(110)的启用；信号处理单元(23)，该信号处理单元(23)被配置为处理所述感测电极(110)所检测的信号；以及信号输出单元(25)，该信号输出单元(25)被配置为将所述信号处理单元(23)所处理的信号输出至外部，并且

其中，所述检测步骤(S10)包括步骤(S11)、步骤(S13)和步骤(S15)中的一个或更多个，所述步骤(S11)检测启用所述感测电极(110)并禁用所述传输电极(120)的自电容测量模式，所述步骤(S13)检测禁用所述感测电极(110)并启用所述传输电极(120)的互电容测量模式，所述步骤(S15)检测启用所述感测电极(110)和所述传输电极(120)的组合电容测量模式，所述自电容测量模式、所述互电容测量模式和所述组合电容测量模式是由所述触摸传感器控制单元(21)执行的。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述信号图案分析步骤(S20)包括以下步骤：

人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)，所述人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)确定并确认所述操纵者的身体是否与所述触摸感测单元(100)触摸；

触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)，所述触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)基于所述人体触摸确认步骤(S21和S211)中是否存在人体触摸的确定的结果来确定人体触摸状态是否持续，以确认所述操纵者的触摸操纵意图；以及

空闲状态控制确认步骤(S25和S251)，所述空闲状态控制确认步骤(S25和S251)基于所述触摸操纵确认步骤中所述操纵者的触摸操纵意图的确认的结果来控制所述触摸感测单元(100)的空闲状态。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述触摸控制模块(200)还包括存储单元(30)，该存储单元(30)被配置为存储包括初始值的预设数据，并且

其中，所述人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)包括以下步骤：

差值电容确认步骤(S20a)，该差值电容确认步骤(S20a)确认所述触摸感测单元(100)是否处于空闲状态，其中，空闲＝开，并且使得所述触摸感测单元(100)的所述感测电极能够从所述感测信号确认作为实际电容值与基准值之差的差值电容值；

人体触摸确定步骤(S21)，该人体触摸确定步骤(S21)将所述差值电容值与存储在所述存储单元(30)中的所述预设数据中所包括的预设衰减量进行比较，以确定在所述触摸感测单元(100)的所述空闲状态下是否存在人体触摸；以及

人体触摸开设定步骤(S211)，如果在所述人体触摸确定步骤(S21)中所述差值电容值是小于所述预设衰减量的负值，则该人体触摸开设定步骤(S211)将所述操纵者的身体与所述触摸感测单元(100)触摸的人体触摸HT状态确定为开。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述触摸操纵确认步骤(S23、S231、S233、S235、S237和S239)包括以下步骤：

人体触摸HT状态确定步骤(S23)，该人体触摸HT状态确定步骤(S23)确定在所述人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确认的所述人体触摸状态是否为开状态；

人体触摸维持确定步骤(S231)，如果在所述人体触摸确认步骤(S20a、S21和S211)中确定所述人体触摸状态为开状态，则该人体触摸维持确定步骤(S231)确定指示所述触摸感测单元(100)的触摸状态的感测信号是否持续；

触摸维持计数器增加步骤(S233)，如果在所述人体触摸维持确定步骤(S231)中确定所述触摸状态被维持，则该触摸维持计数器增加步骤(S233)使用所述触摸控制模块(200)的计数器(27)来使触摸维持计数器增加；

维持基准时间过去确定步骤(S235)，该维持基准时间过去确定步骤(S235)在所述触摸维持计数器增加步骤(S233)之后将触摸维持时间与包括在所述预设数据中的维持基准时间ts进行比较，并且确定触摸维持状态是否维持了预定时间周期；以及

触摸状态确认步骤(S237)，如果在所述维持基准时间过去确定步骤(S235)中确定所述触摸维持时间超过所述维持基准时间ts，则该触摸状态确认步骤(S237)将所述触摸感测单元(100)的触摸检测状态切换为开，并且将所述触摸感测单元(100)的所述空闲状态设定为开。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述基准值更新步骤(S30)包括以下步骤：使用从初始设定值或先前感测信号计算的先前差值电容以及所述信号图案分析步骤中的当前感测信号来计算并更新所述基准值。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述输出模式执行步骤(S40和S50)包括以下步骤：

触摸检测状态确定步骤(S40)，该触摸检测状态确定步骤(S40)确定所述触摸检测状态是否为开状态；以及

输出控制步骤(S50)，如果在所述触摸检测状态确定步骤(S40)中确定所述触摸检测状态是开状态，则该输出控制步骤(S50)将所述触摸检测状态切换为关状态并且进行控制以通过所述信号输出单元将输出控制信号输出至外部。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述输出控制步骤(S50)包括以下步骤：

信号输出步骤(S511)，如果在所述触摸检测状态确定步骤(S40)中确定所述触摸检测状态是开状态，则该信号输出步骤(S511)将所述触摸检测状态切换为关状态并且进行控制以将用于施加给所述信号输出单元以将输出信号切换为开状态的所述输出控制信号输出至外部；

输出切换待命步骤(S513)，该输出切换待命步骤(S513)等待所述预设数据中所包括的预设时间；以及

输出信号关设定步骤(S515)，如果在所述输出切换待命步骤(S513)中等待超过所述预设时间，则该输出信号关设定步骤(S515)将所述输出信号的状态切换为关以中断从所述信号输出单元向外部的信号输出。