CN110337630A - 检测机械交互作用 - Google Patents

Abstract

检测元件(104)被激活。检测元件未施加压力时基本上不导电，并且响应于施加的压力导电性增强。响应于检测元件检测到的第一可检测的施加压力，中断处理器(101)的低功耗状态。然后，处理器被配置为监控施加到同一检测元件的进一步压力。

Description

检测机械交互作用

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月25日提交的申请号为1703109.7的英国专利的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种检测机械交互作用的方法。本发明还涉及一种用于检测机械交互作用的装置。

背景技术

现有的包括手动响应触摸屏的电池操作控制装置，可以响应于操作者手指在触摸屏上的移动来控制相关功能。为了提供这种级别的功能，需要接受持续的电能需求并且需要每天执行再充电操作。

在其它应用中，装置配备有常规的一次性电池，并期望这些电池不需要经常更换。因此，这种类型的装置往往具有操作常规开关的物理按钮。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种检测机械交互作用的方法，包括以下步骤：激活检测元件，其中所述检测元件未施加压力时基本上不导电，并且响应于施加的压力导电性增强；响应于所述检测元件检测到的第一可检测的施加压力，中断处理器的低功耗状态；将所述处理器配置为监控施加给所述检测元件的进一步压力，使得所述检测元件在第一模式中中断所述处理器，并且在第二模式中向所述处理器提供输入数据。

在一个实施例中，在第一模式期间，通过传感器元件、参考电阻和阈值电阻的串联连接来供应电流以激活检测元件。参考电阻和阈值电阻之间的电压可以向处理器提供中断信号。处理器的第一输入可以在第一模式期间接收中断信号，并且第一输入可以在进入第二模式前通过处理器接地。传感器元件和参考电阻之间的电压可以在第二模式期间向处理器提供输入信号。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于检测机械交互作用的装置，包括：具有中断输入和数据输入的处理器；未施加压力时基本上不导电，并且随着施加压力的增加导电性增强的检测元件；其中，所述处理器被配置为：在第一模式期间进入低功耗状态；响应于在所述检测元件上检测到的第一可检测的施加压力，在所述低功耗状态期间接收中断信号，从而进入主动监控的第二模式；并且在所述第二模式期间，监控施加到所述检测元件的进一步压力，使得同一所述检测元件响应于低功耗的所述第一模式和主动监控的所述第二模式中施加的压力。

以下仅通过举例的方式，参考附图来描述本发明的实施例。详细的实施例示出了发明人所知的最优方案，并为所要求保护的发明提供了支持。然而，这些实施例仅是示例性的，不应当用于解释或限制权利要求的范围，其目的用于为本领域技术人员提供教导。

附图说明

图1示出了本发明的一个实施例；

图2示出了一个单独的传感器元件；

图3示出了检测元件的阵列；

图4示出了图2中的多路复用设备的电路的细节，其包括微控制器；

图5示出了图4中标识的微控制器所述执行的操作；

图6示出了图5中标识的扫描过程的细节；

图7示出了安装在基板上的图2中的传感器元件；以及

图8示出了图7中的具有基板的装置。

具体实施方式

图1

图1示出了本发明的一个实施例。该装置可被认为被配置为通过采取施加的力或施加的压力的方式来检测机械交互作用。在一个实施例中，通过将用户的手指或拇指按在控制装置上来实现该施加的力或压力，但应当理解的是，本发明的基本元件可以部署在不同的环境中。

处理器101包括中断输入102和数据输入103。检测元件104未施加压力时基本上不导电，并且随着施加的压力的增加导电性增强。参考图2，更详细地描述了满足这些特性的装置的示例。

处理器被配置为以第一模式运行，并且还被配置为以第二模式运行。第一模式可被指定为是低功耗模式，使得当进入所述第一模式时，处理器101进入低功耗状态。在一个实施例中，微控制器的通信引脚可被配置为由程序控制。因此，可以选择引脚中的部分作为输出的驱动电压输入，扫描输入电压，或作为中断。因此，在第一模式的运行过程中，选择特定的输入引脚以提供中断功能。

在低功耗状态(第一模式的运行过程中)期间，装置被布置为响应于检测元件检测到的第一可检测的施加压力而接收中断信号。在检测到该第一施加压力时，处理器101被配置为接着进入其主动监控的第二模式。在主动监控的第二模式期间，监控施加给检测元件的进一步压力。以这种方式，同一检测元件104可以在低功耗的第一模式和主动监控的第二模式中均响应于施加的压力。没有必要为了将处理器自其低功耗状态中中断并接着在第二模式运行期间执行主动监控功能而提供单独的检测装置。由本申请确定的设备类型的应用通过适当的配置允许同一装置实现两种类型的功能。

应当理解的是，为了达到同一装置实现两种类型操作的结果，许多电路配置是允许的。在图1的实施例中，处理器101被配置为在第一模式运行期间通过传感器元件104与参考电阻105和阈值电阻106的串联连接来提供电流。电流源自被配置为输出的处理器101的接口引脚，从而将输出驱动电压提供给输出驱动线107。然后，得到的电流流经串联的检测元件104、参考电阻105和阈值电阻106，在第一接地连接108处接地。

在该实施例中，中断信号来自参考电阻105和阈值电阻106的串联连接处的电压；这种串联电阻的组合限定了一个分压器。

如第二接地连接109所示，处理器101自身接地。以这种方式，由处理器101提供的接口引脚的性质是可配置的，以使得在一个实施例中，中断输入102可在接收到输入信号之后重新配置。因此，在一个实施例中，处理器101被配置为为了通过先前描述的分压器接收中断信号，在第一模式期间建立作为中断输入的第一输入102。此后，进入第二模式时在程序的控制下，第一输入102通过第二接地连接109接地。

中断线102接地的连接有效地从电路中移除了阈值电阻106，使得检测元件104和参考电阻105的两端出现完全可用的电压。在一个实施例中，处理器被配置为监控用于数据输入的第二输入103。该数据输入在第二模式期间接收传感器元件104和参考电阻105之间的电压，从而有效地限定了第二分压器。

因此，综上所述，在第一模式运行期间，参考电阻105和阈值电阻106之间的连接处出现的电压给处理器101提供了中断信号。响应于接收到的该中断信号，中断线101接地，从而有效地移除了阈值电阻106。常规运行中，在第二模式下接收作为输入数据的检测元件104和参考电阻105之间出现的电压。然而，应当理解的是，其它的电路配置也是可能的，使得响应于机械交互作用，检测元件104的电阻变化可用于将处理器从低功耗状态中中断，接着用于提供与进一步的机械交互作用范围有关的输入数据。

图2

图2详细示出了图1中所示类型的检测元件104的示例。在该示例中，检测元件采用包括了本申请人以QTC商标销售的材料的传感器的形式。这种材料还通过“量子隧道化合物”的名称来进行识别。

图2中所示类型的QTC传感器为压敏薄膜开关，其在施加力或压力后以可预测的方式改变电阻。如图1的描述所述，传感器具有可变电阻的电特性，允许其在电子系统内实现，例如图1的描述所述，如以上描述的通过成为分压器电路的一部分来实施。

图3

在一个实施例中，检测元件104可包括多个相似的检测元件，以提供检测元件的阵列301。在该示例中，阵列301由十五列302和五行303组成。如图4的描述所述，第一列连接器304从处理器处接收驱动电压。相似的，第一行连接器305提供给处理器扫描电压。在不施加压力的情况下，阵列301内的所有检测元件保持不导电。然而，当施加足够的压力时，在特定检测元件的位置处，该检测元件变为导电，从而在输入驱动线和输出扫描线之间提供了传输路径。

图4

图3描述类型的阵列连接到图4所示类型的处理电路。因此，第一列连接器304连接到第二列连接器401，并且第一行连接器305连接到第二行连接器402。

作为微控制器403实施的处理器顺序地监控检测元件，以产生多路复用的输入数据。此后，微控制器403被配置为从多路复用的输入数据中确定机械交互作用的位置。因此，如图5和图6的描述所述，微控制器403执行扫描操作。这允许阵列301的检测元件经由多条输入线404顺序地激活。此外，在各条输入线激活期间，顺序地监控多条输出线405。在该实施例中，每条输出线包括参考电阻。在该示例中，存在五条输出线，从而提供了第一参考电阻411、第二参考电阻412、第三参考电阻413、第四参考电阻414和第五参考电阻415。因此，每个相应的参考电阻在第二模式期间产生相应的输入电压。

在该实施例中，串联的检测元件和相应的参考电阻与公共阈值电阻416串联连接，公共阈值电阻416连接到第三接地连接417。

如图6的描述所述，在第二模式期间执行顺序扫描，并且应当理解的是，执行这种类型的扫描需要占用电源的大级别能量，在许多实施例中，电源可以通过电池实施。

在第一模式期间，功耗如前所述被最小化。微控制器被配置为进入低功耗状态。提供了中断输入418，并且微控制器403被配置为在接收到中断信号时从其低功耗状态中中断，此后进入第二模式。

在进入第一模式并在进入低功耗状态之前，所有输入线404通过从输入供给419接收输入供电电压的微控制器403激活。然而，在没有机械交互作用的情况下，所有检测元件104保持不导电，使得输入线404基本上保持在供电电压(来自输入供给419)，此时最小电流流向第三接地连接417。因此，在该第一模式中，阵列301因为供给有电压是有效的，但是由于检测元件的不导电性质，实际电流呈现为最小，通常不超过几微安。

当机械压力施加到阵列内的任意位置时，一个或多个检测元件变为导电(假设施加了足够的压力)。结果，电流将流过参考电阻411至415中的一个或多个，并会流过公共阈值电阻416。因此，由于以上操作，在参考电阻和公共阈值电阻416之间形成了分压器，使得向中断线418提供了中断电压。如前所述，在接收到中断时，微控制器403进入第二模式，使得中断线418连接到第四接地端子420，从而在扫描操作期间，电压来自于串联的阵列中的检测器和参考电阻411-415。

图5

在图5中示出了由微控制器403执行的以体现本发明装置的一个方面的功能的操作。在步骤501中，通常通过施加适当的电量供应来初始化微控制器，例如从电源输入419接收。在步骤502中，输入线404被设置为高，也就是说，该实施例中的全部十五条输入线基本上从电源输入419接收供电电压。如前所述，在没有机械交互作用的情况下实际上是没有电流流动的，因此在维持该操作电压的同时功耗最小。

在步骤503中配置了中断线418，使得微控制器现在响应于在该线上接收的中断信号。因此，在以这种方式配置后，微控制器403在步骤504进入最小功耗状态(或睡眠模式)。

利用适当选择的阈值电阻(411至415)，装置可以经受一定程度的机械交互作用，而不会使任意检测器具有可提供中断信号的足够导电性。因此，例如，装置可以面朝下放置在某一表面上，其自身重量不足以使电子装置激活进入第二模式。然而，在一个实施例中，选择阈值电阻使得装置可对用户的适度压力予以有效响应，从而使一个或多个检测元件导电。

如前所述，在最小功耗状态下，所有输入线(驱动线)404都被激活，因此每个传感器具有施加到其上的驱动电压并可允许电流流过其相应的扫描线(输出线)405。因此，当电流流过任意驱动线然后通过任意感应线返回时，参考电阻中的一个与共用阈值电阻的结合将允许有足够的电流流向地。因此，电压将出现在公共阈值电阻416两端，导致有中断电压施加到中断线418。如图5所示，这将导致微控制器接收中断信号。

如步骤505所示，响应于接收到的中断信号，进入中断。这导致微控制器离开其第一模式(处于低功耗)并进入第二模式或操作模式。如步骤506所示，中断输入现在已经达到其目的并且通过连接到第四接地连接420而设置为低。

在步骤507中，执行扫描程序以识别输入数据。因此，如图6所示，多路复用操作生效，输入线404被顺序激活。

在一个实施例中，在步骤508中询问是否已接收到数据的问题之前，执行预定次的循环。例如在不同位置之间移动时装置可能被意外地中断。因此，在放下装置之后将不再接收输入数据，使得在预定阈值之后，在步骤508中询问的问题将被否定地回答并且通过返回步骤502装置将返回到其最小功耗状态(或第一模式)。

如果在步骤508中提出的问题的回答是肯定的，则由于已经接收到数据的效果，在步骤509中可根据已知技术的方式处理接收到的数据。此后，在步骤510中询问关于是否发生了关闭条件的问题，并且当得到否定的回答时，在步骤507中执行进一步扫描。

关于图5描述的程序提供了一种检测机械交互作用的方法，其中检测元件被激活，检测元件未施加压力时基本上不导电，并且响应于压力的施加导电性增强。响应于检测元件检测到的第一可检测的施加压力，处理器从低功耗状态中中断。此外，处理器被配置为监控施加到检测元件的进一步的压力，使得同一检测元件在第一模式中中断处理器，并在第二模式中向处理器提供输入数据。

图6

图6中详述了用于扫描以产生输入数据的程序507。

在步骤601中，选择并激活输入线。此后，在步骤602中，选择并扫描输出线。这导致了在激活的输入线和扫描的输出线的交叉点处获得特定传感器的特定结果。因此，在步骤603中，存储该扫描的结果。

在步骤604中，询问是否存在另一输出线，并且当回答是肯定时，在步骤602中选择并扫描该下一输出线。因此，该程序为了一特定输入线重复，所有的输出线均将被扫描。

此后，在步骤605中询问是否存在另一输入线(404)，并且当回答是肯定时，在步骤601中激活下一输入线。因此，再次为了该输入线重复扫描程序，所有的输出线均被扫描。

最终，所有输入线都将被激活，并且在步骤605中询问的问题将被否定地回答。然后如前述图5的描述在步骤508和509中评估所接收的数据。

图7

图7示出了图3和图4中示出的装置的物理实施方式。

检测元件安装在基板701上，并且基板701包括连接器702，从而实施了如前所描述的连接器304、305、401和402。微控制器403安装在电路板703上并且通过接口704与外部设备的连接。

图8

图7的组件可以包括在控制装置中，例如控制装置801，其被布置为产生输出控制信号。出于说明的目的，控制装置801可控制电视接收器。

控制装置801包括壳体802，壳体802限定了交互表面803。交互表面803被布置为接收机械交互作用，该机械交互作用的形式为由于用户执行的操作而产生的施加的压力或力。因此，基板701被放置在机械结构上接近交互表面803处，从而允许用户实施的机械操作来控制阵列内的检测元件的电阻率。

Claims (15)

1.一种检测机械交互作用的方法，包括以下步骤：

激活检测元件，其中所述检测元件未施加压力时基本上不导电，并且响应于压力施加导电性增强；

响应于所述检测元件检测到的第一可检测的施加压力，中断处理器的低功耗状态；并且

将所述处理器配置为监控施加到所述检测元件的进一步压力，使得所述检测元件在第一模式中中断所述处理器，并且在第二模式中向所述处理器提供输入数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一模式期间通过所述传感器元件、参考电阻和阈值电阻的串联连接来供应电流以激活所述检测元件。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述参考电阻和所述阈值电阻之间的电压向所述处理器提供中断信号。

4.如权利要求3所述的方法，其中：

所述处理器的第一输入在所述第一模式期间接收所述中断信号；并且

所述第一输入在进入所述第二模式前通过所述处理器接地。

5.如权利要求4所述的方法，其中，所述传感器元件和所述参考电阻之间的电压在所述第二模式期间向所述处理器提供输入信号。

6.一种用于检测机械交互作用的装置，包括：

具有中断输入和数据输入的处理器；

未施加压力时基本上不导电，并且随着施加压力的增加导电性增强的检测元件；其中，所述处理器被配置为：

在第一模式期间进入低功耗状态；

响应于在所述检测元件上检测到的第一次可检测的施加压力，在所述低功耗状态期间接收中断信号，从而进入主动监控的第二模式；并且

在所述第二模式期间，监控施加到所述检测元件的进一步压力，使得同一所述检测元件响应于低功耗的所述第一模式和主动监控的所述第二模式中施加的压力。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述处理器被配置为在所述第一模式期间通过所述传感器元件、参考电阻和阈值电阻的串联连接提供电流。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述中断信号来自于所述参考电阻和所述阈值电阻的串联连接处的电压。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述处理器被配置为：

在所述第一模式期间建立作为中断输入的第一输入，以接收所述中断信号；并且

在进入所述第二模式时将所述第一输入的引脚接地。

10.如权利要求9所述的装置，其中，所述处理器被配置为：

监控作为数据输入的第二输入；并且

在所述第二模式期间，在所述第二输入处接收所述传感器元件和所述参考电阻之间的电压。

11.根据权利要求6至10中任一项所述的装置，其中，所述检测元件包括多个相似的检测元件，以提供检测元件的阵列。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述处理器被配置为：

顺序地监控所述阵列中的检测元件，以产生多路复用的输入数据；并且

从所述多路复用输入数据中确定机械交互作用的位置。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述检测元件通过多条输入线被顺序地激活；

在各所述输入线激活期间，顺序地监控多条输出线；并且

各所述输入线包括用于在所述第二模式期间产生相应的输入电压的相应的参考电阻。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，串联的检测元件和相应的参考电阻与公共阈值电阻串联连接。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置，其中，机械交互作用由手动施加压力引起，并且所述处理器被配置为产生输出控制信号。