Detección de toques determinada mediante la caracterización de cambios de impedancia en una línea de transmisión.

Un procedimiento de detección de toques a un sustrato y de determinación de áreas de ubicación de los mismos, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

a) proporcionar un valor de referencia de tiempo de muestreo;

b) descargar cualquier carga de tensión en un condensador de sincronización

(618) a sustancialmente cero voltios;

c) enviar un impulso que tiene una amplitud de tensión a un primer extremo de una línea de transmisión en serpentín (112) fabricada sobre un sustrato (110) que comprende una pluralidad de áreas de ubicación de toque (116; 118);

d) cargar el condensador de sincronización (618) con una fuente de corriente constante (604);

e) convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo en una tensión de referencia de tiempo de muestreo;

f) comparar la tensión de referencia de tiempo de muestreo con una carga de tensión en el condensador de sincronización (618), en el que

si la tensión de referencia de tiempo de muestreo y la carga de tensión en el condensador de sincronización (618) son sustancialmente iguales, entonces almacenar el valor de referencia de tiempo de muestreo y una muestra de una tensión en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) a continuación ir a la etapa h), y

si la tensión de referencia de tiempo de muestreo y la carga de tensión en el condensador de sincronización (618) no son sustancialmente iguales, entonces ir a la etapa g)

g) determinar si el impulso ha finalizado, en el que

si el impulso ha finalizado entonces volver a la etapa a), y

si el impulso no ha finalizado entonces volver a la etapa f);

h) determinar si la tensión muestreada en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) es menor que la amplitud de tensión del impulso, en el que

si no es menor que la amplitud de tensión del impulso entonces volver a la etapa a), y

si es menor que la amplitud de tensión del impulso entonces ir a la etapa i); e

i) convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado en un área de ubicación sobre el sustrato (110), a continuación volver a la etapa a).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2012/033758.

Solicitante: MICROCHIP TECHNOLOGY INCORPORATED.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 2355 WEST CHANDLER BOULEVARD CHANDLER, ARIZONA 85224-6199 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: BARTLING,JAMES E, LEHMAN,DENNIS P.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO DE DATOS DIGITALES ELECTRICOS (computadores... > Disposiciones de entrada para la transferencia de... > G06F3/041 (Digitalizadores, p. ej. para pantallas táctiles o "touchpads", caracterizados por los medios de transducción)

PDF original: ES-2542248_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Detección de toques determinada mediante la caracterización de cambios de ¡mpedancia en una línea de transmisión

La presente divulgación se refiere a paneles y pantallas de detección de toques, y, más en particular, a la detección de ubicaciones que se están tocando sobre el panel o pantalla de detección de toques mediante la caracterización de cambios de ¡mpedancia de una línea de transmisión fabricada sobre el panel o pantalla de detección de toques.

Los paneles y pantallas de detección de toques se usan en una multitud de aplicaciones para la interacción del usuario con paneles de control comerciales, industriales y de electrodomésticos de consumo, etc. Cada uno de una pluralidad de sensores táctiles, por ejemplo, capacitivos, Inductivos, resistivos, que están dispuestos en una matriz puede accionarse de forma individual mediante la colocación de un objeto tal como un dedo sobre áreas específicas de la matriz de sensores táctiles. Cada uno de la pluralidad de sensores táctiles que están dispuestos en la matriz tiene un área definida de activación y una vez que se ha diseñado la matriz de sensores táctiles, no es posible variación alguna con respecto a su distribución de diseño. La fabricación de la matriz de sensores táctiles en el panel y la electrónica de soporte para la misma también puede ser complicada y costosa.

La solicitud de patente europea EP 0 483 519 divulga un recubrimiento sensible al tacto con líneas de conducción de señal en serpentín. La publicación de solicitud de patente de EE. UU. US2008/0169826 divulga un procedimiento para medir un periodo de tiempo prolongado o generar un evento retardado en el tiempo. La solicitud de patente europea EP 2 000 887 divulga un aparato de entrada y un procedimiento de entrada.

Por lo tanto, se desea tener un panel o pantalla táctil tanto que sea flexible en cuanto a su diseño y a su ¡mplementaclón, como que su fabricación sea de bajo coste. Este y otros objetos pueden lograrse mediante el procedimiento y aparato tal como se define en las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se caracterizan potenciaciones adicionales.

De acuerdo con una realización, un procedimiento de detección de toques a un sustrato y de determinación de áreas de ubicación de los mismos puede comprender las etapas de: a) proporcionar un valor de referencia de tiempo de muestreo; b) descargar cualquier carga de tensión en un condensador de sincronización a sustancialmente cero voltios; c) enviar un Impulso que tiene una amplitud de tensión a un primer extremo de una línea de transmisión en serpentín fabricada sobre un sustrato que comprende una pluralidad de áreas de ubicación de toque; d) cargar el condensador de sincronización con una fuente de corriente constante; e) convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo en una tensión de referencia de tiempo de muestreo; f) comparar la tensión de referencia de tiempo de muestreo con una carga de tensión en el condensador de sincronización, en el que, si la tensión de referencia de tiempo de muestreo y la carga de tensión en el condensador de sincronización son sustancialmente ¡guales, a continuación almacenar el valor de referencia de tiempo de muestreo y una muestra de una tensión en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín a continuación ir a la etapa h), y si la tensión de referencia de tiempo de muestreo y la carga de tensión en el condensador de sincronización no son sustancialmente ¡guales, a continuación ¡r a la etapa g); g) determinar si el impulso ha finalizado, en el que, si el impulso ha finalizado a continuación volver a la etapa a), y si el impulso no ha finalizado a continuación volver a la etapa f); h) determinar si la tensión muestreada en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín es menor que la amplitud de tensión del impulso, en el que, s¡ no es menor que la amplitud de tensión del impulso a continuación volver a la etapa a), y s¡ es menor que la amplitud de tensión del impulso a continuación ir a la etapa i); e i) convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado en un área de ubicación sobre el sustrato, a continuación volver a la etapa a).

De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, la etapa de proporcionar un valor de referencia de tiempo de muestreo comprende la etapa de incrementar el valor de referencia de tiempo de muestreo en cada caso de la finalización de impulso. De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, la etapa de proporcionar un valor de referencia de tiempo de muestreo comprende la etapa de incrementar el valor de referencia de tiempo de muestreo en cada caso de un comienzo de un nuevo impulso.

De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, etapas adicionales pueden comprender: alternar entre afirmar un impulso en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín y a continuación afirmar un impulso posterior en el segundo extremo de la línea de transmisión en serpentín; y almacenar la muestra de tensión a partir del primer extremo de la línea de transmisión en serpentín cuando el impulso se afirma en el primer extremo, y almacenar una muestra de tensión posterior a partir del segundo extremo de la línea de transmisión en serpentín cuando el impulso posterior se afirma en el segundo extremo.

De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, la etapa de comparar la tensión de referencia de tiempo de muestreo con la carga de tensión en el condensador de sincronización puede comprender la etapa de usar un comparador de tensión.

De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, la etapa de determinar s¡ la tensión de muestra almacenada en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín es menor que la amplitud de tensión del impulso puede comprender las etapas de: convertir la muestra almacenada de la tensión en el primer extremo en un

valor digital con un convertidor de analógico a digital (ADC); y comparar el valor digital con un valor de referencia digital con un comparador digital.

De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, la etapa de convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado en un área de ubicación sobre el sustrato que se ha tocado puede comprender la etapa de recuperar el área de ubicación que se corresponde con el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado con una tabla de consulta que tiene una pluralidad de valores de referencia de tiempo de muestreo y sus áreas de ubicación correspondientes. De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, la etapa de promediar un área de ubicación que se corresponde con la muestra de tensión a partir del primer extremo con un área de ubicación que se corresponde con la muestra de tensión posterior a partir del segundo extremo mejora la resolución de áreas de ubicación tocadas sobre el sustrato.

De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, etapas adicionales pueden comprender las etapas de: almacenar una pluralidad de áreas de ubicación que se han tocado en una memoria; y calcular una distribución de probabilidad gaussiana de áreas de ubicación adyacentes a partir de la pluralidad de áreas de ubicación que están almacenadas en la memoria. De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, etapas adicionales pueden comprender las etapas de: almacenar una pluralidad de áreas de ubicación que se han tocado en una memoria; y promediar unas áreas de ubicación sustancialmente similares a partir de la pluralidad de áreas de ubicación que están almacenadas en la memoria. De acuerdo con una realización adicional del procedimiento, etapas adicionales pueden comprender las etapas de: almacenar una... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de detección de toques a un sustrato y de determinación de áreas de ubicación de los mismos, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

a) proporcionar un valor de referencia de tiempo de muestreo;

b) descargar cualquier carga de tensión en un condensador de sincronización (618) a sustancialmente cero

voltios;

c) enviar un Impulso que tiene una amplitud de tensión a un primer extremo de una línea de transmisión en serpentín (112) fabricada sobre un sustrato (110) que comprende una pluralidad de áreas de ubicación de toque (116; 118);

d) cargar el condensador de sincronización (618) con una fuente de corriente constante (604);

e) convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo en una tensión de referencia de tiempo de muestreo;

f) comparar la tensión de referencia de tiempo de muestreo con una carga de tensión en el condensador de sincronización (618), en el que

si la tensión de referencia de tiempo de muestreo y la carga de tensión en el condensador de sincronización (618) son sustancialmente ¡guales, entonces almacenar el valor de referencia de tiempo de muestreo y una muestra de una tensión en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) a continuación ir a la etapa h), y

si la tensión de referencia de tiempo de muestreo y la carga de tensión en el condensador de sincronización (618) no son sustancialmente ¡guales, entonces ¡r a la etapa g)

g) determinar si el impulso ha finalizado, en el que

si el impulso ha finalizado entonces volver a la etapa a), y si el impulso no ha finalizado entonces volver a la etapa f);

h) determinar si la tensión muestreada en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) es menor que la amplitud de tensión del impulso, en el que

si no es menor que la amplitud de tensión del impulso entonces volver a la etapa a), y si es menor que la amplitud de tensión del impulso entonces ¡r a la etapa i); e

i) convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado en un área de ubicación sobre el sustrato (110), a continuación volverá la etapa a).

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa de proporcionar un valor de referencia de tiempo de muestreo comprende la etapa de Incrementar el valor de referencia de tiempo de muestreo en cada caso de la finalización de Impulso o comprende la etapa de Incrementar el valor de referencia de tiempo de muestreo en cada caso de un comienzo de un nuevo impulso.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, que comprende además las etapas de:

alternar entre afirmar un Impulso en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) y a continuación afirmar un Impulso posterior en el segundo extremo de la línea de transmisión en serpentín (112); y almacenar la muestra de tensión a partir del primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) cuando el Impulso es afirmado en el primer extremo, y almacenar una muestra de tensión posterior a partir del segundo extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) cuando el Impulso posterior es afirmado en el segundo extremo,

y que opclonalmente comprende además la etapa de promediar un área de ubicación que se corresponde con la muestra de tensión a partir del primer extremo con un área de ubicación que se corresponde con la muestra de tensión posterior a partir del segundo extremo para mejorar la resolución de áreas de ubicación tocadas sobre el sustrato (110).

4. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de comparar la tensión de referencia de tiempo de muestreo con la carga de tensión en el condensador de sincronización (618) comprende la etapa de usar un comparador de tensión (408).

5. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de determinar si la tensión de muestra almacenada en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) es menor que la amplitud de tensión del Impulso, comprende las etapas de:

convertir la muestra almacenada de la tensión en el primer extremo en un valor digital con un convertidor de analógico a digital (ADC) (418); y

comparar el valor digital con un valor de referencia digital con un comparador digital.

6. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de convertir el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado en un área de ubicación sobre el sustrato (110) que se ha tocado comprende la etapa de recuperar el área de ubicación que se corresponde con el valor de referencia de tiempo de muestreo almacenado con una tabla de consulta que tiene una pluralidad de valores de referencia de tiempo de muestreo y sus áreas de ubicación correspondientes.

7. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende además las etapas de:

almacenar una pluralidad de áreas de ubicación que se han tocado en una memoria; y realizar una de las siguientes etapas:

calcular una distribución de probabilidad gaussiana de áreas de ubicación adyacentes a partir de la pluralidad de áreas de ubicación que están almacenadas en la memoria

promediar unas áreas de ubicación sustancialmente similares a partir de la pluralidad de áreas de ubicación que están almacenadas en la memoria; y

determinar la dirección y la velocidad de áreas de ubicación cambiantes a partir de la pluralidad de áreas de ubicación que están almacenadas en la memoria.

8. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sustrato (110) es un panel táctil que comprende una placa de circuito impreso que tiene la línea de transmisión en serpentín (112) sobre un lado de circuito impreso frontal de la misma, y un lado de circuito impreso posterior que está cubierto con un conductor eléctrico.

9. El procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sustrato es una pantalla táctil que comprende un material aislante transmisor de la luz que tiene un lado frontal con la línea de transmisión en serpentín (112) sobre el mismo y un lado posterior que está cubierto con un conductor eléctrico transmisor de la luz.

10. Un aparato de detección de toques a un sustrato y de determinación de áreas de ubicación de los mismos, que comprende:

una unidad de medición de tiempo de carga (CTMU) (404) que comprende un condensador de sincronización (618) y una fuente de corriente constante (604);

una fuente de referencia de tiempo de muestreo (402) que proporciona un valor de referencia de tiempo de muestreo;

un convertidor de digital a analógico (DAC) (406) que convierte el valor de referencia de tiempo de muestreo en una tensión de referencia de tiempo de muestreo;

un comparador de tensión (408) que tiene una primera entrada que está acoplada con una salida del DAC (406) y una segunda entrada que está acoplada con el condensador de sincronización (618) de la CTMU (404); una línea de transmisión en serpentín (112) fabricada sobre un sustrato (110) que comprende una pluralidad de áreas de ubicación de toque (116; 118), teniendo la línea de transmisión en serpentín (112) un primer y un segundo extremos y un primer nodo de detección de tensión (120) que está acoplado con el primer extremo y con una primera resistencia (106);

un generador de impulsos (420, 936; 954) para generar un impulso y que está configurado para introducir el impulso a través de la primera resistencia (106) en el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112), teniendo el impulso una amplitud de tensión;

un circuito de muestreo y retención (410) que tiene una entrada que está acoplada con el primer nodo de detección de tensión (120) y una entrada de control de muestreo (428) que está acoplada con una salida del comparador de tensión (408);

un convertidor de analógico a digital (ADC) (418) que tiene una entrada que está acoplada con una salida del circuito de muestreo y retención (410); y

un procesador digital con memoria (420), preferentemente un microcontrolador, el procesador digital (420) está acoplado con una salida del ADC (418);

en el que cuando un impulso a partir del generador de impulsos (420) es afirmado sobre el primer extremo de la línea de transmisión en serpentín (112) a través de dicha resistencia (106) la fuente de corriente constante (604) está acoplada con y comienza a cargar el condensador de sincronización (618); en el que

cuando una carga de tensión en el condensador de sincronización (618) es igual a la tensión de referencia de

tiempo de muestreo a partir de la fuente de tensión de referencia de tiempo de muestreo (402),

el comparador de tensión (408) da lugar a que el circuito de muestreo y retención (410) muestree y retenga una

tensión en el primer nodo de detección de tensión (120) de la línea de transmisión en serpentín (112);

en el que, si la muestra de tensión que se toma en el primer nodo de detección de tensión (120) de la línea de

transmisión en serpentín (112) es menor que una tensión de referencia entonces el procesador digital (420)

convierte el valor de referencia de tiempo de muestreo en un área de ubicación del sustrato (110).

11. El aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en el que un segundo extremo de la línea de transmisión en serpentín está terminado con una segunda resistencia (104).

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en el que un segundo extremo de la línea de transmisión en serpentín no está terminado.

13. El aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 10-12, que comprende además: un multiplexor (519) que tiene una primera entrada que está acoplada con el primer nodo de detección de tensión (120), una segunda entrada que está acoplada con un segundo nodo de detección de tensión (124), y una salida que está acoplada con la entrada (426) del circuito de muestreo y retención (410).

14. El aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 10-14, en el que el sustrato (110) es un panel táctil que comprende una placa de circuito impreso que tiene la línea de transmisión en serpentín (112) sobre un lado de circuito Impreso frontal de la misma, y un lado de circuito Impreso posterior que está cubierto con un conductor eléctrico.

15. El aparato de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el sustrato (110) es una pantalla táctil que comprende un material aislante transmisor de la luz que tiene un lado frontal con la línea de transmisión en serpentín sobre el mismo y un lado posterior que está cubierto con un material transmisor de la luz y eléctricamente conductor, en el que el material transmisor de la luz y eléctricamente conductor es preferentemente óxido de estaño e indio (ITO), y el aparato comprende además un visualizador gráfico, en el que la pantalla táctil está ubicada entre el vlsualizador gráfico y un campo de visión.