TW201314182A - 帶電體感測系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種帶電體感測系統，其包括：一訊號產生器，該訊號產生器係產生至少一激勵訊號；一濾波器，該濾波器耦接該訊號產生器，該濾波器係接收該訊號產生器之激勵訊號，又該濾波器包括至少一調諧電路，該調諧電路包括至少一帶電體感測單元，而該帶電體感測單元內具有至少一帶電體感測電極與至少一阻抗元件；以及一檢知器，該檢知器耦接該濾波器，該檢知器對應檢知該濾波器之輸出訊號。藉此，當至少一帶電體近接或碰觸該帶電體感測電極時，該濾波器之輸出訊號會產生變化，藉由該檢知器檢知該濾波器之輸出訊號的變化來進行運算，得到該帶電體感測單元內的阻抗值變化、該帶電體之運動軌跡、速度及該帶電體之定位。

Description

帶電體感測系統
本發明係有關於一種帶電體感測系統，特別係指一種藉由該檢知器檢知該濾波器之輸出訊號的變化來進行運算，得到該帶電體感測單元內的阻抗值變化、該帶電體之運動軌跡、速度及該帶電體之定位。
按，對於物體的近接感測與定位有許多方法，常見的有使用電容式感測、電磁式感測、光學式感測與聲學式感測等等方式。
許多電磁式感測是基於感應發生時，磁通量發生變化，而推論近接物體的距離變化。
一種常見方式是：使用兩組感測板，其基本原理是靠電磁感應方式，一組為訊號發射端，一組為訊號接收端，當兩組感測板接近時，磁通量發生變化，藉由運算而定義位置點。
另一種常見方式是：將一個已調諧好的震盪電路上的線圈當作感應電極，當一個金屬物體靠近感應電極時，磁通量將發生變化，進而衰減震盪信號的振幅，此變化可使用許多方式監控。
習用之電磁式近接感測與定位的缺失在於：
1.無法感應人體近接。
2.在觸控螢幕與電子繪圖應用上，通常需要使用特殊電磁筆，通常會增加成本與降低便利性。
許多電容式感測是基於電容的充放電特性，其依據充放電所需時 間推算出電容值，進而推論出近接物體的距離變化。
一種常見方式是：將感測電極連接於一個RC電路上，此電路使用定電壓或定電流對電容進行充電或放電。當物體靠近電容感應電極，而產生感應電容變化時，此變化將改變整個系統的時間常數與充電、放電時間。有許多方式可以量測出這個變化率，一般來說是藉由一個比較器與一個參考電位來確認此變化。
第二種常見方式是：將感測電極連接於已調諧好的震盪電路上，當感應電極上感應到電容變化時將輕微地改變此調諧電路的振盪頻率，此變化可使用許多方式監控。
另一種常見方式是：將感應電極上的電荷移轉到參考電容上。此電路使用定電壓或定電流對感應電極與參考電容進行充電或放電。當物體近接感應電極而產生感應電容變化時，此變化將造成參考電容上的電位變化。有許多方式可以量測出這個變化率，一般來說是藉由一個比較器與一個參考電位來確認此變化。
習用電容式近接感測與定位的缺失在於：
1.容易產生射頻訊號或受射頻訊號干擾。
2.容易受水氣影響感應，在潮濕環境中容易誤動作或是無法動作。
3.訊雜比(SNR)差、靈敏度低，無法監控大型物體上感應電容的微小變化，或是無法在大型物體所產生的大量背景電容環境下，監控小電容變化。
4.設計成觸控螢幕時易受感測電極本身之電阻影響。
5.容易受漏電流影響。
6.成本高。
又請參閱第21圖所示，其為習用之電容感測電極在外圍產生較大線性誤差之示意圖，如第21圖所示，該多數電容感測電極503是以每一電容感測電極503以相同大小及形狀而排列組合之獨立矩陣502，其缺失在於：若採用內插法來做繪圖與定位應用時，其最外圍的電容感測電極會有偏移線條500而產生較大的線性誤差。第21圖所示的電容感測電極排列方式為獨立矩陣502，在另一種習用的行列交錯式感測電極排列方式之應用時也會有相同的缺失。
有鑑於此，本發明人乃潛心研思、設計組製，期能提供一種帶電體感測系統，能夠藉由該檢知器檢知該濾波器之輸出訊號的變化來進行運算，得到該帶電體感測單元內的阻抗值變化、該帶電體之運動軌跡、該帶電體之速度及該帶電體之定位，即為本發明所欲研創之創作動機者。
本發明之主要目的，在於提供一種帶電體感測系統，藉由該檢知器檢知該濾波器之輸出訊號的變化進行運算，得到該帶電體感測單元內的阻抗值變化、該帶電體之運動軌跡、速度及該帶電體之定位。
為達上述目的，本發明為一種帶電體感測系統，其包括：一訊號產生器，該訊號產生器係產生至少一激勵訊號；一濾波器，該濾波器耦接該訊號產生器，而該濾波器係接收該訊號產生器之至少一激勵訊 號，又該濾波器包括至少一調諧電路，該至少一調諧電路包括至少一帶電體感測單元，而該至少一帶電體感測單元內具有至少一帶電體感測電極與至少一阻抗元件；以及一檢知器，該檢知器耦接該濾波器，該檢知器對應檢知該濾波器之至少一帶電體感測單元的輸出訊號，又該至少一帶電體感測單元包括有至少一帶電體感測電極，於該帶電體感測電極對應感測其表面及鄰近區域的狀態，當至少一帶電體近接或碰觸該帶電體感測電極時，則對應該濾波器之輸出訊號會產生變化，該檢知器檢知該濾波器之輸出訊號的變化進行運算，得到該帶電體感測單元內的阻抗值變化、該帶電體之運動軌跡、速度及該帶電體之定位。
為了能夠更進一步瞭解本發明之特徵、特點和技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，惟所附圖式僅提供參考與說明用，非用以限制本發明。
本發明是用來量測電阻值、電容值、電感值的方法，也適用於量測帶電體近接或接觸時引起的耦合電容變化、電磁場變化以及電阻值變化。這些變化使濾波器的轉移函數(transfer function)產生變化，藉由檢知濾波器內單一或複數個電氣參數變化，可以得到轉移函數的變化，此變化可用來推導出待測電阻、待測電容與待測電感的元件值，更可用來推論是否有帶電體近接，以及定位(估算出近接帶電體的位置)。
(第一實施例)
請同時參閱第1~15圖所示，一種帶電體感測系統，其包括：一訊號產生器10，該訊號產生器10係產生至少一激勵訊號101；一濾波器20，該濾波器20耦接該訊號產生器10，而該濾波器20係接收該訊號產生器10之至少一激勵訊號101，又該濾波器20包括至少一調諧電路200，該調諧電路200包括至少一帶電體感測單元21，而該帶電體感測單元21內具有至少一帶電體感測電極211與至少一阻抗元件210；以及一檢知器30，該檢知器30耦接該濾波器20，該檢知器30對應檢知該濾波器20之至少一帶電體感測單元21的輸出訊號，又該至少一帶電體感測單元21包括有至少一帶電體感測電極211，於該帶電體感測電極211對應感測其表面及鄰近區域的狀態；當一帶電體40近接或碰觸該帶電體感測電極211時產生一感應電容103，則對應該帶電體感測單元21之輸出訊號會產生變化，該檢知器30檢知該濾波器20之輸出訊號的變化進行運算，得到該帶電體感測單元21內的阻抗值變化、該帶電體之運動軌跡、速度及該帶電體之定位。又該檢知器包含多數檢知器，各該檢知器可為一電流振幅檢知器、一電壓振幅檢知器、一電流相位檢知器或一電壓相位檢知器之其中任一者。
其中，該訊號產生器10包含多數訊號產生器10，各該訊號產生器10係將該至少一激勵訊號101傳輸至該濾波器20，而該訊號產生器10係產生至少一激勵訊號101，而該激勵訊號101包括至少一週期性信號，而該週期性訊號包括至少一個循環；又該訊號產生器10與該濾波器20之連接方式可透過廣播、電磁耦合、電容耦 合、光電耦合、聲波耦合或直接電性連接方式之其中任一者。
再者，該濾波器20包含多數濾波器20，各該濾波器20係為一主動濾波器或一被動濾波器之其中之一者。又各該濾波器20係可視為一線性非時變系統，該濾波器包含至少一帶電體感測單元21，該帶電體感測單元21令該濾波器之轉移函數220內含至少一二次多項式因式。當該濾波器之轉移函數220僅有一個二次多項式因式，且該二次多項式因式位於分母時，該濾波器之轉移函數示意圖如第3圖所示；而當該濾波器之轉移函數220僅有一個二次多項式因式，且該二次多項式因式位於分子時，該濾波器之轉移函數示意圖如第4圖所示。
請參閱第5圖所示，其為本發明第一實施例之濾波器有帶電體近接或碰觸對應之轉移函數示意圖，當一帶電體40近接或碰觸該帶電體感測電極211時，則對應該濾波器20之轉移函數220會產生變化，故，由該濾波器20之轉移函數220可分為該未有帶電體近接或碰觸之轉移函數300及該有帶電體近接或碰觸之轉移函數400。該激勵訊號101包括至少一個已知週期時間(T)的循環，當激勵訊號頻率(1/T)221維持不變，且當一帶電體40近接或碰觸該帶電體感測電極211時，則對應該濾波器20之輸出訊號102之振幅峰值會產生變化，故，由該濾波器20之輸出訊號102之振幅峰值可分為該未有帶電體近接或碰觸之振幅峰值301及該有帶電體近接或碰觸之振幅峰值401(如第5圖所示)。
請參閱第6圖所示，其係為本發明第一實施例之等效電路示意 圖，如第6圖中所示，CE與RE為帶電體感測電極的等效電路，CE為等效電容，RE為等效電阻，CA為檢知器的輸入電容。由電感LS、等效電容CE、等效電阻RE與檢知器的輸入電容CA共同組成一個濾波器。有許多方法可以量測被動元件的值或是變化率。當激勵訊號頻率及電感與電阻值不變時，人體的近接將使感測電極上的電容值產生變化。藉由檢知器量測到的帶電體感測電極的電壓變化可推導出此電容值與變化率。
第7a圖為帶電體感測電極與檢知器輸入電容所形成的並聯等效電路示意圖；第7b圖為第7a圖之並聯等效電路示意圖；第7c圖為第7a圖之串聯等效電路示意圖。
第8a圖為帶電體靠近帶電體感測電極與檢知器之輸入電容所形成的等效電路示意圖。
第8b圖為第8a圖之等效電路示意圖。隨著手指頭愈來愈靠近帶電體感測電極，手指頭與帶電體感測電極之間產生的一個等效電容值將愈來愈大，此等效電容與CE所合併的等效電容為CET。
第8c圖係為第8a圖之並聯等效電路示意圖，為等效電阻R EQTP 與等效電容C EQTP 並聯。
第8d圖為第8a圖之串聯等效電路示意圖，為等效電阻R EQTS 與等效電容C EQTS 串聯。
第9a圖為第6圖之等效電路示意圖。此電路形成一個串聯諧振 電路。等效電感LS、等效電容CEQS與等效電阻REQS形成一個帶通濾波器，其中：訊號產生器產生一個連續週期性訊號，或是一個由複數個週期組成的一串非連續訊號。這個訊號不限定波型，可由一個或複數個不同頻率的弦波合成。變更訊號內容以檢測出濾波器的頻率轉移函數。在第9a圖中，檢知器檢知此帶通濾波器之中，帶電體感測電極上的電壓值，此電壓值為一個頻率相關函數V(f)。電壓函數V(f)波形示意圖如第9b圖所示。f0為此帶通濾波器的中心頻率(共振頻率)。 ，當f=f0時，在電容感測電極上v=V(f0)，此時電壓為最 大值。QS為此電路Q值，
第10a圖係為第9a圖由帶電體靠近帶電體感測電極後的等效電路示意圖。此電路形成一個串聯諧振電路。等效電感LS、等效電容CEQTS與等效電阻REQTS形成一個帶通濾波器，其中：在此實施例中，檢知器檢知此帶通濾波器之中，帶電體感測電極上的電壓值，此電壓值為一個頻率相關函數VT(f)。fT0為此帶通濾波器的中心頻率。 ，當f=fT0時，在電容感測電極上v=VT(fT0)，此時電壓 為最大值。QTS為此電路Q值，
第11a圖為第9b圖在時域表現的電壓函數v(t)。當訊號產生器送出一個頻率為f0的訊號時，v(t)峰值為V(f0)。
第11b圖為第10b圖在時域表現的電壓函數vT(t)。當訊號產生器送出一個頻率為f0的訊號時，vT(t)的峰值為VT(f0)。f0≠fT0，故此時vT(t)的峰值VT(f0)不為電壓最大值。
第12圖為當帶電體由遠而近靠近帶電體感測電極的示意圖。若訊號產生器送出一個頻率為f0的週期性信號，且當帶電體靠近帶電體感測電極時，在帶電體感測電極上發生如第13圖所示的電壓變化。此時的訊雜比(SNR)最高。可以利用V(f0)與VT(f0)之間的電壓變化，推導出帶電體與帶電體感測電極的距離。
在相同的激勵訊號下，當濾波器處在不同的環境下，或是在不同的時間點，或是變更濾波器組成，都可能會得到不同的輸出函數，這些產生變化的輸出函數可用來推導出濾波器遭遇的變化。
請參閱第14圖所示，其係為本發明之濾波器之內部元件方塊示意圖，其中該濾波器20包括至少一調諧電路200，該調諧電路200包括至少一帶電體感測單元21，而該帶電體感測單元21內具有至少一帶電體感測電極211與至少一阻抗元件210，又請參閱第15圖所示，該帶電體感測單元21實施時其包含有一電感元件202、一電容元件201及一帶電體感測電極211，如第15圖所示，其將一個電感元件202串聯一個電容元件201，而帶電體感測電極211連接於串聯處。又該電感元件202可為一被動電感性阻抗元件或一主動元件所模擬之電感器。
(第二實施例)
請參閱第16圖為本發明第二實施例之等效電路示意圖，該濾波器是由一個電感LP、一個電容CP與電流峰值檢測器的輸入電容所組成，此濾波器為一個LC帶通濾波器。該訊號產生器是一個方波產生器，頻率設定為此帶通濾波器的通帶中心頻率。訊號傳輸路徑是一個電磁耦合路徑，濾波器接收耦合過來的電流訊號，此時的濾波器為一個LC並聯諧振電路，當激勵訊號頻率等於此濾波器的共振頻率時，訊雜比(SNR)最高。
當帶電體靠近訊號傳輸路徑或濾波器時，會產生一個耦合電容，此耦合電容將改變此並聯諧振電路的等效電容值，進而改變此諧振電路的共振頻率。由帶電體所引起的輕微電容變化將使共振頻率輕微的改變。當激勵訊號的頻率維持在初始狀態(帶電體未靠近時)的共振頻率時，雖然濾波器的共振頻率只是輕微的改變，卻會使得濾波器的輸出函數嚴重的衰減。
在第二實施例中，降低此電路的等效電容，可使濾波器的輸出函數，由低到高產生幾倍的變化，除了提高訊雜比(SNR)之外也提高了辨識的解析度。
而本發明之各部位功能，可全部做成一個單體：例如全部做進一顆IC內。也可分開由數個單體完成，再由各單體形成一個系統：例如將訊號產生器內含於行動電話基地發射台，而將濾波器與檢知器設計於行動電話單機內部。
舉例而言，本發明可以用一個固定頻率與震幅的訊號，送進去不 同的濾波器，再藉由每個濾波器的輸出函數差異，而得到每個濾波器的頻率轉移函數差異；或是在不同的時間將此訊號送進同一個濾波器，如此可得到此濾波器的頻率響應隨時間改變或隨環境改變的變化。
訊號產生器的輸出阻抗、訊號產生器至濾波器的傳輸路徑、檢知器的輸入阻抗，在上述這些位置的元件發生變化時，整個系統的轉移函數將發生變化。在確定的激勵訊號下，可由濾波器的輸出信號，推導出轉移函數的變化，再由此變化推導出元件值的變化。換言之，在近接感測與定位領域中，我們可以將感測電極放置於上述這些位置，或是直接利用這些位置上的線路與零件當作感測電極。
濾波器本身可當作一個感測電路，也可以使用濾波器內部的部分線路或部分元件當做近接物品感測電極，也可以添加一個待測元件或帶電體感測電極於濾波器之中。
檢知器用以檢測濾波器的輸出函數。此輸出函數可用以推導出轉移函數。檢知器可為電壓類比數位轉換器、電流類比數位轉換器、整流器、電壓計、峰值檢測器等。
令本發明具有不易受射頻訊號干擾、不易受雜訊干擾、不易受水氣干擾、不易受感測電極上高電阻影響、不易受漏電流影響、低成本、容易製造等等優點。
(第三實施例)
請同時參閱第17~19圖所示，本發明進一步實施時，該濾波 器20進一步係包括有：一電容元件201、一電感元件202、一多工器203及一放大/緩衝器204，其中，該放大/緩衝器204(Amplifier/Buffer)提供作阻抗隔離與信號放大，該電容元件201連接該電感元件202，該電容元件201與電感元件202之間連接該多工器203，藉由該多工器203對應連接該多數帶電體感測電極211，又該電感元件202係連接該訊號產生器10，該濾波器20接收訊號產生器10之激勵訊號101，而對應該放大/緩衝器204產生輸出訊號102至該檢知器30。
其中該檢知器30內包含一類比數位轉換器，該檢知器30進一步連接一微處理器單元208，又該微處理器單元208連接該訊號產生器10及一顯示器209，其中該訊號產生器10內包含一數位類比轉換器。
在第17圖中該多工器203連接有一第一帶電體感測電極241、一第二帶電體感測電極242、一第三帶電體感測電極243、一第四帶電體感測電極244、一第五帶電體感測電極245、一第六帶電體感測電極246、一第七帶電體感測電極247、一第八帶電體感測電極248、一第九帶電體感測電極249、一第十帶電體感測電極250、一第十一帶電體感測電極251、一第十二帶電體感測電極252、一第十三帶電體感測電極253、一第十四帶電體感測電極254、一第十五帶電體感測電極255及一第十六帶電體感測電極256者。
於第三實施例中，經由適當的設計，可以使每個帶電體感測電極 所對應的激勵訊號101具有不同的工作頻率，使不同的帶電體感測電極具有一致性的振幅對應頻率關係以及一致性的靈敏度。如第19圖所示，該第一帶電體感測電極241所對應的激勵訊號101的頻率設為f1，該第二帶電體感測電極242所對應的激勵訊號101的頻率設為f2，該第三帶電體感測電極243所對應的激勵訊號101的頻率設為f3，該第四帶電體感測電極244所對應的激勵訊號101的頻率設為f4，該第五帶電體感測電極245所對應的激勵訊號101的頻率設為f5，該第六帶電體感測電極246所對應的激勵訊號101的頻率設為f6，該第七帶電體感測電極247所對應的激勵訊號101的頻率設為f7，該第八帶電體感測電極248所對應的激勵訊號101的頻率設為f8，該第九帶電體感測電極249所對應的激勵訊號101的頻率設為f9，該第十帶電體感測電極250所對應的激勵訊號101的頻率設為f10，該第十一帶電體感測電極251所對應的激勵訊號101的頻率設為f11，該第十二帶電體感測電極252所對應的激勵訊號101的頻率設為f12，該第十三帶電體感測電極253所對應的激勵訊號101的頻率設為f13，該第十四帶電體感測電極254所對應的激勵訊號101的頻率設為f14，該第十五帶電體感測電極255所對應的激勵訊號101的頻率設為f15，該第十六帶電體感測電極256所對應的激勵訊號101的頻率設為f16，使每個帶電體感測電極進行帶電體感測與阻抗量測時所對應的輸出訊號皆位於振幅峰值301與振幅峰值401之間。
其中該多工器203進一步連接一切換開關22，該切換開關2 2連接一第一多工器23，該第一多工器23連接一第一電容231、一第二電容232及一第三電容233者。如第8圖所示，該第一多工器23連接該第一電容231、該第二電容232及該第三電容233，而令該第一多工器23分別具有三個工作調整頻段，透過該第一多工器23與該切換開關22的控制，可選擇不附加或是附加其中一個電容到該電容元件201之電路中，經由適當的設計，如第三實施例中，其可以調整出四個工作頻段，以定時或不定時更動工作頻率，以降低雜訊干擾。
請同時參閱第18~19圖所示，當多數帶電體40觸碰多數帶電體感測電極211時(如第18圖所示)，又請對應參閱第19圖所示，其係為本發明第三實施例之濾波器之輸出函數訊號變化示意圖。
當濾波器20之輸出訊號102經過檢知器30之後，該微處理器單元208可以得到未有帶電體近接或碰觸到有帶電體近接或碰觸之輸出訊號102之振幅變化量。在第三實施例中，經由循序操作後，該微處理器單元208亦可以得到對應每一個帶電體感測電極211上的輸出訊號102之振幅變化量，且透過該微處理器單元208可對系統做線性較正。
當一個或複數個帶電體40近接或是碰觸該多數帶電體感測電極211時，藉由各該帶電體感測電極211對應的輸出訊號102之振幅值做內差運算，可推算出該帶電體40的位置與運動軌跡。其中該帶電體感測電極211可用平面陣列方式放置於顯示器 (Display)上面，為了降低成本與成品厚度，該帶電體感測電極211可以結合設計於顯示器209內部。
(第四實施例)
請參閱第20圖所示，其係為本發明第四實施例之多數帶電體感測電極排列於顯示器之示意圖，本發明之帶電體感測電極211可有多種排列組合方式，其中該多數帶電體感測電極211之排列方式係為平面陣列或立體陣列之其中任一者，再者，該多數帶電體感測電極211係可由數個不同大小或形狀之帶電體感測電極211共同排列所組成。
該多數帶電體感測電極211於進一步實施時，該多數帶電體感測電極211進一步疊加於一顯示器209之上，而該多數帶電體感測電極在該顯示器209上排列組成為一帶電體感測電極陣列501，該帶電體感測電極陣列501之外圍區域具有多數帶電體感測電極212，而該帶電體感測電極陣列501內部區域具有多數帶電體感測電極211，其中各該帶電體感測電極212的面積相對較小於各該帶電體感測電極211的面積。當各該帶電體感測電極212的面積相對於各該帶電體感測電極211的面積的比值縮小時，該帶電體感測電極陣列501之外圍的線性誤差會隨之降低。藉此，可減少該顯示器209的邊框面積以及降低該帶電體感測電極陣列501之外圍區域的線性誤差。
(第五實施例)
最後，請參閱第22圖所示，其係為本發明第五實施例之方塊示意圖。該訊號產生器是以無線方式發射出來，濾波器再接收此訊號。其使用複數個帶電體感測電極，微處理器單元控制多工器將特定的帶電體感測電極連接至濾波器之中。檢知器檢知帶電體感測電極上的電壓值，再送交給微處理器單元。
微處理器單元決定整個系統中：
1.正在使用與檢知哪個帶電體感測電極。
2.每個帶電體感測電極加入濾波器之後的共振頻率可能不同，微處理器單元控制訊號產生器送出此帶電體感測電極的共振頻率並記憶。
3.檢知與記錄每個帶電體感測電極上的電壓值，並推論出近接物品的位置。
而第23圖係為本發明第五實施例之帶電體感測電極使用示意圖，第23圖所示為數個帶電體感測電極的一個陣列排列。在第23圖之中的每個小方塊代表一個帶電體感測電極，上面的英文字母是為了方便辨識與討論，第23圖右邊是Y、Z兩個帶電體感應電極的放大圖。
在第五實施例中，我們可以經由：
1.由B、F、L、H的電壓值與其它帶電體感測電極的電壓與差異，推論出是否有物品在G區域上，以及定位出此物品位置。
2.由G、K、M、Q的電壓值與其它帶電體感測電極的電壓與差異，推論出是否有物品在L區域上，以及定位出此物品位置。
3.以上述方式可以推論出整個帶電體感測電極陣列上是否有一個或 複數個物品近接，以及它們的座標位置。
從帶電體感測電極上得到的電壓值與近接物品的位置之間的關係，可能不是線性的，有許多方法可以解決這個問題，譬如使用一個LOOK UP TABLE做校正。
於第五實施例的一個簡單定位方式與概念如下：
1.檢知X1、X2、Y1、Y2上的電壓VX1、VX2、VY1、VY2。
2.假設PP正中心為座標(0,0)，橫軸為X軸，縱軸為Y軸。
3.可決定X軸座標，可決定Y軸座標。
綜上所述，本發明之特點在於：
1.本發明較習用的電容感測技術有顯著提升的高靈敏度與高訊雜比。
2.本發明的高靈敏度與高訊雜比，可降低系統設計的難度，可提升製造良率，可降低觸控螢幕的成本。
3.本發明的高靈敏度與高訊雜比，使系統可以降低工作電壓以降低系統耗電。
4.本發明的高靈敏度與高訊雜比，可降低線性誤差。
以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，非因此即侷限本發明之專利範圍，舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之等效結構變化，均理同包含於本發明之範圍內，合予陳明。
10‧‧‧訊號產生器
101‧‧‧激勵訊號
102‧‧‧輸出訊號
103‧‧‧感應電容
20‧‧‧濾波器
200‧‧‧調諧電路
21‧‧‧帶電體感測單元
211、212‧‧‧帶電體感測電極
210‧‧‧阻抗元件
201‧‧‧電容元件
202‧‧‧電感元件
203‧‧‧多工器
204‧‧‧放大/緩衝器
208‧‧‧微處理器單元
209‧‧‧顯示器
22‧‧‧切換開關
220‧‧‧濾波器之轉移函數
221‧‧‧激勵訊號頻率(1/T)
23‧‧‧第一多工器
231‧‧‧第一電容
232‧‧‧第二電容
233‧‧‧第三電容
241‧‧‧第一帶電體感測電極
242‧‧‧第二帶電體感測電極
243‧‧‧第三帶電體感測電極
244‧‧‧第四帶電體感測電極
245‧‧‧第五帶電體感測電極
246‧‧‧第六帶電體感測電極
247‧‧‧第七帶電體感測電極
248‧‧‧第八帶電體感測電極
249‧‧‧第九帶電體感測電極
250‧‧‧第十帶電體感測電極
251‧‧‧第十一帶電體感測電極
252‧‧‧第十二帶電體感測電極
253‧‧‧第十三帶電體感測電極
254‧‧‧第十四帶電體感測電極
255‧‧‧第十五帶電體感測電極
256‧‧‧第十六帶電體感測電極
30‧‧‧檢知器
40‧‧‧帶電體
300‧‧‧未有帶電體近接或碰觸之轉移函數
301‧‧‧未有帶電體近接或碰觸之輸出信號振幅峰值
400‧‧‧有帶電體近接或碰觸之轉移函數
401‧‧‧有帶電體近接或碰觸之輸出訊號振幅峰值
500‧‧‧偏移線條
501‧‧‧帶電體感測電極陣列
502‧‧‧獨立矩陣
503‧‧‧電容感測電極
第1圖係為本發明第一實施例之方塊示意圖。
第2圖係為本發明第一實施例使用帶電體近接或碰觸之方塊示意圖。
第3圖係為本發明第一實施例之濾波器之轉移函數示意圖。
第4圖係為本發明第一實施例之濾波器之轉移函數示意圖。
第5圖係為本發明第一實施例之濾波器有帶電體近接或碰觸對應之轉移函數示意圖。
第6圖係為本發明第一實施例之等效電路示意圖。
第7a圖係為帶電體感測電極與檢知器輸入電容所形成的並聯等效電路示意圖。
第7b圖係為第7a圖之並聯等效電路示意圖。
第7c圖係為第7a圖之串聯等效電路示意圖。
第8a圖為帶電體靠近帶電體感測電極與檢知器之輸入電容所形成的等效電路示意圖。
第8b圖係為第8a圖之等效電路示意圖。
第8c圖係為第8a圖之並聯等效電路示意圖。
第8d圖係為第8a圖之串聯等效電路示意圖。
第9a圖係為第6圖之等效電路示意圖。
第9b圖係為第9a圖之電壓函數V(f)波形示意圖
第10a圖係為第9a圖由帶電體靠近帶電體感測電極後的等效電路示意圖。
第10b圖係為第10a圖中電壓函數VT(f)波形示意圖。
第11a圖為第9b圖在時域上的表現電壓函數v(t)之示意圖。
第11b圖係為第10b圖在時域上的表現電壓函數vT(t)之示意圖。
第12圖係為當帶電體由遠而近靠近帶電體感測電極示意圖。
第13圖係為第9b圖及第10b圖V(f0)與VT(f0)電壓變化示意圖。
第14圖係為本發明第一實施例之濾波器內部元件方塊示意圖。
第15圖係為本發明第一實施例之帶電體感測單元內部元件方塊示意圖。
第16圖係為本發明第二實施例之等效電路示意圖。
第17圖係為本發明第三實施例之方塊示意圖。
第18圖係為本發明第三實施例由一多數帶電體觸碰該多數帶電體感測電極之動作示意圖。
第19圖係為本發明第三實施例在第18圖狀況下之激勵訊號與該輸出訊號相對應之波形示意圖。
第20圖係為本發明第四實施例之多數帶電體感測電極排列於顯示器之示意圖。
第21圖係為習用之電容感測電極產生邊界誤差之示意圖第22圖係為本發明第五實施例之方塊示意圖。
第23圖係為本發明第五實施例之帶電體感測電極使用示意圖。
10‧‧‧訊號產生器
101‧‧‧激勵訊號
102‧‧‧輸出訊號
103‧‧‧感應電容
20‧‧‧濾波器
30‧‧‧檢知器
40‧‧‧帶電體

Claims (10)

  1. 一種帶電體感測系統，其包括：一訊號產生器，該訊號產生器係產生至少一激勵訊號，而該激勵訊號包括至少一週期性信號，而該週期性訊號包括至少一個循環；一濾波器，該濾波器耦接該訊號產生器，而該濾波器係接收該訊號產生器之至少一激勵訊號，又該濾波器包括至少一調諧電路，該至少一調諧電路包括至少一帶電體感測單元，而該至少一帶電體感測單元內具有至少一帶電體感測電極與至少一阻抗元件；以及一檢知器，該檢知器耦接該濾波器，該檢知器對應檢知該濾波器之至少一帶電體感測單元的輸出訊號，又該至少一帶電體感測單元包括有至少一帶電體感測電極，於該帶電體感測電極對應感測其表面及鄰近區域的狀態，當至少一帶電體近接或碰觸該帶電體感測電極時，則對應該濾波器之輸出訊號會產生變化，該檢知器檢知該濾波器之輸出訊號的變化藉以得到該帶電體感測單元內的阻抗值變化、該至少一帶電體之運動軌跡、速度及該至少一帶電體之定位。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中該訊號產生器包含多數訊號產生器，各該訊號產生器係將該至少一激勵訊號傳輸至該濾波器，又該訊號產生器與該濾波器之連接方式可透過廣播、電磁耦合、電容耦合、光電耦合、聲波耦合或直接電性連接方式之其中任一者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中該濾波器包括至少一帶電體感測單元，該帶電體感測單元令該濾波器之轉移函數內含至少 一個二次多項式因式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中該檢知器包含多數檢知器，各該檢知器係為一電流振幅檢知器、一電壓振幅檢知器、一電流相位檢知器或一電壓相位檢知器之其中任一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中該濾波器進一步係包括有：一電容元件、一電感元件、一多工器及一放大/緩衝器，該電容元件連接該電感元件，該電容元件與電感元件之間連接該多工器，藉由該多工器對應連接該多數帶電體感測電極，又該電感元件係連接該訊號產生器，該濾波器接收訊號產生器之激勵訊號，而對應該放大/緩衝器產生輸出訊號至該檢知器，又該電感元件係為一被動元件或一主動元件模擬之模擬電感器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之帶電體感測系統，其中該檢知器進一步包括一類比數位轉換器，該類比數位轉換器進一步連接一微處理器單元，又該微處理器單元連接該訊號產生器及一顯示器，其中該訊號產生器內包含一數位類比轉換器。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之帶電體感測系統，其中該多工器進一步連接一切換開關，該切換開關連接一第一多工器，該第一多工器連接一第一電容、一第二電容及一第三電容者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中，該多數帶電體感測電極之排列方式係為平面陣列或立體陣列之其中任一者。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中，該多數帶電體感測電極係由數個不同大小或形狀之帶電體感測電極共同排列所組成。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之帶電體感測系統，其中，該多數帶電體感測電極進一步疊加於一顯示器之上，而該多數帶電體感測電極在該顯示器上排列組成為一帶電體感測電極陣列，該帶電體感測電極陣列之外圍區域具有多數帶電體感測電極，而該帶電體感測電極陣列內部區域具有多數帶電體感測電極，其中該外圍區域的各該帶電體感測電極的面積相對較小於該內部區域的各該帶電體感測電極的面積。
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