传感器系统的基线估计的制作方法

传感器系统的基线估计
1.相关申请
2.本公开要求于2020年6月18日提交的美国临时专利申请序列号63/040,733的优先权，其通过引用整体并入本文。本公开还涉及于2019年2月4日提交的美国专利申请序列号16/267,079、2019年5月24日提交的美国专利申请序列号16/422,543、于2020年5月4日提交的美国专利申请序列号16/866,175，其全部内容通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及具有用户接口的电子设备(例如，移动设备、游戏控制器、仪表板等)，并且更具体地，涉及供在移动设备中的机械按钮替换的系统中使用的、供在电容传感器的触觉反馈中使用的和/或供其他合适的应用使用的集成触觉系统。


背景技术：

4.许多传统的移动设备(例如，移动电话、个人数字助理、视频游戏控制器等)包括机械按钮，以允许移动设备的用户与移动设备本身之间的交互。然而，这种机械按钮容易老化、磨损和撕裂，这可能会降低移动设备的使用寿命，和/或如果发生故障则可能需要进行重大维修。此外，机械按钮的存在可能会使制造防水的移动设备变得困难。因此，移动设备制造商越来越希望为移动设备配备虚拟按钮，该虚拟按钮充当人机接口，允许移动设备的用户和移动设备本身之间的交互。类似地，移动设备制造商也越来越希望为移动设备配备其他虚拟接口区域(例如，虚拟滑块、除触摸屏以外的移动设备主体的接口区域等)。理想情况下，为了最佳的用户体验，这种虚拟接口区域对用户来说应该看起来和感觉就像存在机械按钮或其他机械接口，而不是虚拟按钮或虚拟接口区域。
5.目前，线性谐振致动器(lra)和其他振动致动器(例如旋转致动器、振动电机等)越来越多地用于移动设备，以响应于用户与这种设备的人机接口的交互而产生振动反馈。通常，传感器(传统上是力或压力传感器)检测用户与设备的交互(例如，手指按压设备的虚拟按钮)并且响应于此，线性谐振致动器可以振动以向用户提供反馈。例如，线性谐振致动器可以响应于用户与人机接口的交互而振动，以向用户模拟机械按钮点击的感觉。
6.然而，在工业中需求传感器来检测用户与人机接口的交互，其中这种传感器提供传感器灵敏度、功耗和尺寸的可接受水平。例如，在虚拟按钮的实施方式中的一个挑战是在实际用户与虚拟按钮的交互和诸如由力传感器漂移(例如由于老化和温度)和/或设备弯曲引起的异常传感器输入之间的准确区分。


技术实现要素：

7.根据本公开的教导，可以减少或消除与在移动设备中使用虚拟按钮相关联的缺点和问题。
8.根据本公开的实施例，用于用户接口系统的控制方法可以包括接收输入信号，接收指示温度的温度信号，基于输入信号和温度信号中的至少一个生成基准信号，基于输入
信号和基线信号的差计算误差信号，以及基于该误差信号修改基线信号。
9.根据本公开的这些和其他实施例，一种系统可以包括用于接收输入信号的第一输入，用于接收指示温度的温度信号的第二输入，用于基于输入信号生成基线信号的输出，以及基线计算引擎，该基线计算引擎被配置为基于输入信号和温度信号中的至少一个来生成基线信号，基于输出信号和基线信号的差来计算误差信号，以及基于该误差信号来修改基线信号。
10.本公开的技术优点对于本领域普通技术人员来说，可以从本文所包括的附图、说明书和权利要求显而易见。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的元件、特征和组合被实现和完成。
11.应当理解，前述总体描述和以下详细描述都是示例和解释性的，并且不限制本公开中阐述的权利要求。
附图说明
12.通过参考以下结合附图进行的描述，可以获得对本实施例及其优点的更完整的理解，其中类似的参考标记指示类似的特征，并且其中：
13.图1示出了根据本公开的实施例的示例移动设备的选定组件的框图；
14.图2示出了根据本公开的实施例的示例集成触觉系统的选定组件的框图；
15.图3a示出了根据本公开的实施例的与电感线圈隔开距离的机械构件；
16.图3b示出了根据本公开的实施例的可以由谐振相位感测系统实施的电感感测系统的选定组件；
17.图4示出了根据本公开的实施例的用于执行谐振相位感测的示例系统的选定组件的图；
18.图5示出了根据本公开的实施例的传感器系统的示例操作的示例波形，其中从传感器输入信号中减去基线信号以提供经校正的传感器输入信号；
19.图6示出了根据本公开的实施例的传感器系统的示例操作的示例波形，其中在存在具有长持续时间的有意人类交互的情况下，从传感器输入信号中减去基线信号以提供经校正的传感器输入信号；
20.图7示出了根据本公开的实施例的传感器系统的示例操作的示例波形，其中在存在多个输入信号阈值的情况下，从传感器输入信号中减去基线信号以提供经校正的传感器输入信号；
21.图8示出了根据本公开的实施例的传感器系统的示例操作的示例波形，其中从传感器输入信号中减去基线信号以提供经校正的传感器输入信号，其中基线信号在检测到的有意人类交互期间被冻结；以及
22.图9示出了根据本公开的实施例的示例基线计算引擎的选定组件的框图，其中感测的温度被用于计算基线信号。
具体实施方式
23.图1示出了根据本公开的实施例的示例移动设备102的选定组件的框图。如图1所示，移动设备102可以包括外壳101、控制器103、存储器104、力传感器105、麦克风106、线性
谐振致动器107、无线电发射器/接收器108、扬声器110、集成触觉系统112和谐振相位感测系统113。
24.外壳101可以包括用于容纳移动设备102的各种组件的任何合适的壳体、套管或其他外壳。外壳101可以由塑料、金属和/或任何其它合适的材料构造。另外，外壳101可以被调整(例如，确定尺寸和成形)使得移动设备102易于在移动设备102的用户的身上运输。因此，移动设备102可以包括但不限于智能手机、平板计算设备、手持式计算设备、个人数字助理、笔记本电脑、视频游戏控制器，或者可以容易地在移动设备102的用户的身上运输的任何其它设备。
25.控制器103可以被容纳在外壳101内，并且可以包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置，并且可以包括但不限于微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)，或者被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何其他数字或模拟电路。在一些实施例中，控制器103解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器104和/或控制器103可访问的其他计算机可读介质中的数据。
26.存储器104可以被容纳在外壳101内，可以通信地被耦合到控制器103，并且可以包括被配置为在一段时间内保留程序指令和/或数据的任何系统、设备或装置(例如，计算机可读介质)。存储器104可以包括随机存取存储器(ram)、电可擦可编程只读存储器(eeprom)、个人电脑存储卡国际协会(pcmcia)卡、闪存、磁存储、光磁存储，或者在移动设备102的电源被关闭之后保留数据的易失性或非易失性存储器的任何合适的选择和/或阵列。
27.麦克风106可以至少部分地被容纳在外壳101内，可以通信地被耦合到控制器103，并且可以包括被配置成将麦克风106处入射的声音转换为可以由控制器103处理的电气信号的任何系统、设备或装置，其中这种声音使用隔膜或膜被转换为电气信号，该隔膜或膜具有如基于在隔膜或膜处接收到的声波振动而变化的电容。麦克风106可以包括静电麦克风、电容麦克风、驻极体麦克风、微机电系统(mem)麦克风、或任何其它合适的电容式麦克风。
28.无线电发射器/接收器108可以被容纳在外壳101内，可以通信地被耦合到控制器103，并且可以包括被配置为借助天线来生成和发射射频信号以及接收射频信号并将由这种接收到的信号所携带的信息转换成控制器103可用的形式的任何系统、设备或装置。无线电发射器/接收器108可以被配置为发送和/或接收各种类型的射频信号，包括但不限于蜂窝通信(例如，2g、3g、4g、lte等)、短程无线通信(例如，bluetooth)、商业无线电信号、电视信号、卫星无线电信号(例如，gps)、无线保真等。
29.扬声器110可以至少部分地被容纳在外壳101内或可以在外壳101外部，可以通信地被耦合到控制器103，并且可以包括被配置为响应于电气音频信号输入而产生声音的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，扬声器可以包括动态扬声器，其采用经由柔性悬架机械耦合到刚性框架的轻质隔膜，该柔性悬架约束音圈轴向移动通过圆柱形磁隙。当电气信号被施加到音圈时，音圈中的电流产生磁场，使其成为可变电磁铁。线圈和驱动器的磁性系统相互作用，产生机械力，使线圈(并且因此，附接的锥体)来回移动，从而在来自放大器的施加的电气信号的控制下再现声音。
30.力传感器105可以被容纳在外壳101内，并且可以包括用于感测力、压力或触摸(例如，与人类手指的交互)并且响应于这种力、压力或触摸产生电气或电子信号的任何合适的系统、设备或装置。在一些实施例中，这种电气或电子信号可以是施加到力传感器的力、压
力或触摸的大小的函数。在这些和其它实施例中，这种电子或电气信号可以包括与对其给予触觉反馈的输入信号相关联的通用输入/输出信号(gpio)。力传感器105可以包括但不限于电容式位移传感器、电感式力传感器(例如，电阻-电感-电容式传感器)、应变计、压电力传感器、力感测电阻器、压电力传感器、薄膜力传感器，或基于量子隧穿复合材料的力传感器。为了本公开中清楚和阐述的目的，如本文所使用的术语“力”不仅可以指力，而且可以指表示力或类似于力的物理量，诸如但不限于压力和触摸。
31.线性谐振致动器107可以被容纳在外壳101内，并且可以包括用于产生跨越单个轴线的振荡机械力的任何合适的系统、设备或装置。例如，在一些实施例中，线性谐振致动器107可以依靠交流电压来驱动压靠在连接到弹簧的移动质量上的音圈。当音圈在弹簧的谐振频率下被驱动时，线性谐振致动器107可以以可感知的力振动。因此，线性谐振致动器107可以在特定频率范围内的触觉应用中有用。虽然为了清楚和阐述的目的，本公开关于线性谐振致动器107的使用被描述，但是可以理解，代替线性谐振致动器107或者除了其之外，任何其他一种类型或多种类型的振动致动器(例如，偏心旋转质量致动器)可以被使用。另外，还可以理解，代替线性谐振致动器107或者除了其之外，布置成产生跨越多个轴线的振荡机械力的致动器可以被使用。如本公开其他地方所述，线性谐振致动器107基于从集成触觉系统112接收的信号，可以针对机械按钮替换和电容传感器反馈中的至少一个向移动设备102的用户提供触觉反馈。
32.集成触觉系统112可以被容纳在外壳101内，可以通信地被耦合到力传感器105和线性谐振致动器107，并且可以包括被配置为从力传感器105接收指示施加到移动设备102的力的信号(例如，由人类手指施加到移动设备102的虚拟按钮的力)，以及响应于施加到移动设备102的力而生成用于驱动线性谐振致动器107的电子信号的任何系统、设备或装置。图2中描绘了根据本公开的实施例的示例集成触觉系统的细节。
33.谐振相位感测系统113可以被容纳在外壳101内，可以通信地被耦合到力传感器105和线性谐振致动器107，并且可以包括被配置为检测指示与移动设备102的人机接口的物理交互(例如，由移动设备102的用户)的机械构件(例如，下面图3a和图3b中描绘的机械构件305)的位移(例如，由人类手指施加到移动设备102虚拟接口的力)的任何系统、设备或装置。如下面更详细地描述的，谐振相位感测系统113可以通过执行电阻-电感-电容式传感器的谐振相位感测来检测这种机械构件的位移，对于这种电阻-电感-电容式传感器，电阻-电感-电容式传感器的阻抗(例如，电感、电容和/或电阻)响应于机械构件的移位而变化。因此机械构件的位移可能导致与谐振相位感测系统113集成的电阻-电感-电容式传感器的阻抗的变化。谐振相位感测系统113还可以向集成触觉系统112生成电子信号，集成触觉系统112可以通过响应于同与机械构件相关联的人机接口相关联的物理交互驱动线性谐振致动器107来响应该电子信号。下面更详细地描绘了根据本公开的实施例的示例谐振相位感测系统113的细节。
34.尽管特定示例组件在上面图1中被描绘为与移动设备102集成(例如，控制器103、存储器104、力传感器105、麦克风106、无线电发射器/接收器108、扬声器110)，但是根据本公开的移动设备102可以包括上面未具体列举的一个或多个组件。例如，尽管图1描绘了某些用户接口组件，但是移动设备102可以包括除了图1中描绘的那些之外的一个或多个其他用户接口组件(包括但不限于键盘、触摸屏和显示器)，从而允许用户与移动设备102及其相
关联的组件交互和/或以其他方式操纵移动设备102及其相关联的组件。
35.图2示出了根据本公开的实施例的示例集成触觉系统112a的选定组件的框图。在一些实施例中，集成触觉系统112a可以被用于实施图1的集成触觉系统112。如图2所示，集成触觉系统112a可以包括数字信号处理器(dsp)202、存储器204和放大器206。
36.dsp 202可以包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。在一些实施例中，dsp 202可以解释和/或执行程序指令和/或处理存储在存储器204和/或dsp 202可访问的其他计算机可读介质中的数据。
37.存储器204可以通信地被耦合到dsp 202，并且可以包括被配置为在一段时间内保留程序指令和/或数据的任何系统、设备或装置(例如，计算机可读介质)。存储器204可以包括随机存取存储器(ram)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、个人电脑存储卡国际协会(pcmcia)卡、闪存、磁存储、光磁存储、或在移动设备102的电源被关闭后保留数据的易失性或非易失性存储器的任何合适的选择和/或阵列。
38.放大器206可以电气地被耦合到dsp 202，并且可以包括被配置为增加输入信号v
in
(例如，时变电压或电流)的功率以生成输出信号v
out
的任何合适的电子系统、设备或装置。例如，放大器206可以使用来自电源(未明确示出)的电功率来增加信号的幅度。放大器206可以包括任何合适的放大器类别，包括但不限于d类放大器。
39.在操作中，存储器204可以存储一个或多个触觉回放波形。在一些实施例中，一个或多个触觉回放波形中的每一个可以将触觉响应a(t)定义为作为时间的函数的线性谐振致动器(例如，线性谐振致动器107)的期望加速度。dsp 202可以被配置为从谐振相位感测系统113接收力信号v
sense
，该力信号指示施加到力传感器105的力。响应于接收到指示感测到的力的力信号v
sense
或者独立于这种接收，dsp 202可以从存储器204检索触觉回放波形，并处理这种触觉回放波形以确定处理的触觉回放信号v
in
。在放大器206是d类放大器的实施例中，经处理的触觉回放信号v
in
可以包括脉宽调制信号。响应于接收到指示感测到的力的力信号v
sense
，dsp 202可以使经处理的触觉回放信号v
in
输出到放大器206，并且放大器206可以放大经处理的触感回放信号v
in
以生成用于驱动线性谐振致动器107的触觉输出信号v
out
。
40.在一些实施例中，集成触觉系统112a可以被形成在单个集成电路上，从而使能比触觉反馈控制的现有方法更低的延迟。通过提供集成触觉系统112a作为单个单片集成电路的一部分，可以减少或消除集成触觉系统112的各种接口和系统组件之间的延迟。
41.图3a示出了根据本公开的实施例的体现为与电感线圈302隔开距离d的金属板的机械构件305。机械构件305可以包括其全部或其一部分可以移位的任何合适的系统、设备或装置，其中这种移位影响机械构件305或与机械构件305电气通信(例如，经由互感)的另一电气组件的电气特性(例如，电感、电容等)。
42.图3b示出了根据本公开的实施例的可以由力传感器105和/或谐振相位感测系统113实施的电感感测系统300的选定组件。如图3所示，电感感测系统300可以包括机械构件305，建模为可变电阻304和可变电感306，并且可以包括物理上接近机械构件305的电感线圈302，使得电感线圈302具有与机械构件305的由可变耦合系数k限定的互感。如图3所示，电感线圈302可以被建模为可变电感308和可变电阻310。
43.在操作中，当电流i流过电感线圈302时，该电流可以感应磁场，该磁场又可以在机
械构件305内感应涡流。当力被施加到机械构件305和/或从机械构件305移除时，这改变了机械构件305和电感线圈302之间的距离d，耦合系数k、可变电阻304和/或可变电感306也可以响应于距离的变化而变化。各种电气参数的这些变化又可以修改电感线圈302的有效阻抗z
l
。
44.图4示出了根据本公开的实施例的用于执行谐振相位感测的示例系统400的选定组件的图。在一些实施例中，系统400可以被用于实施图1的谐振相位感测系统113。如图4所示，系统400可以包括电阻-电感-电容式传感器402和处理集成电路(ic)412。在一些实施例中，电阻-电感-电容式传感器402可以实施力传感器105的全部或一部分，以及处理集成电路(ic)412可以实施谐振相位感测系统113的全部或一部分。
45.如图4所示，电阻-电感-电容式传感器402可以包括机械构件305、电感线圈302、电阻器404和电容器406，其中机械构件305和电感线圈302具有可变耦合系数k。尽管在图4中示出为彼此并联被布置，但是可以理解，电感线圈302、电阻器404和电容器406可以以允许电阻-电感-电容式传感器402充当谐振腔的任何其他合适的方式被布置。例如，在一些实施例中，电感线圈302、电阻器404和电容器406可以彼此串联地被布置。在一些实施例中，电阻器404可以不用独立电阻器被实施，而是可以代替地由电感线圈302的寄生电阻、电容器406的寄生电阻和/或任何其他合适的寄生电阻实施。
46.处理ic 412可以通信地被耦合到电阻-电感-电容式传感器402，并且可以包括任何合适的系统、设备或装置，其被配置为实施测量电路以测量与电阻-电感-电容式传感器402相关联的相位信息，并基于该相位信息确定机械构件305相对于电阻-电感-电容式传感器402的位移。因此，处理ic 412可以被配置为基于相位信息确定同与机械构件305相关联的人机接口相关联的物理交互(例如，按下或释放虚拟按钮)的发生。
47.如图4所示，处理ic 412可以包括移相器410、电压至电流转换器408、前置放大器440、中频混频器442、组合器444、可编程增益放大器(pga)414、压控振荡器(vco)416、移相器418、幅度和相位计算块431、dsp 432、低通滤波器434、组合器450和基线计算引擎452。处理ic 412还可以包括相干入射/正交检测器，该相干入射/正交检测器由包括混频器420、低通滤波器424和模数转换器(adc)428的入射信道和包括混频器422、低通滤波426和adc 430的正交信道实施，使得处理ic 412被配置为使用相干入射/正交检测器测量相位信息。
48.移相器410可以包括被配置为检测由处理ic 412生成的振荡信号(如下面更详细地解释的)并对这种振荡信号进行移相(例如，45度)的任何系统、设备或装置，使得在系统400的正常工作频率下，由前置放大器440生成的传感器信号φ的入射分量约等于传感器信号φ的正交分量，以便由处理ic 412实施的相位检测器提供共模噪声抑制，如下面更详细地描述的。
49.电压至电流转换器408可以从移相器410接收移相振荡信号，该移相振荡信号可以是电压信号，将电压信号转换为相应的电流信号，并且以移相振荡信号在驱动频率下驱动电阻-电感-电容式传感器402上的电流信号，以便生成传感器信号φ，该信号可以由处理ic 412处理，如下面更详细地描述的。在一些实施例中，移相振荡信号的驱动频率可以基于电阻-电感-电容式传感器402的谐振频率被选择(例如，可以近似等于电阻-电感-电容式传感器402的谐振频率)。
50.前置放大器440可以接收传感器信号φ，并调节传感器信号φ，以便用混频器442
将频率混频到由组合器444用vco 416产生的振荡频率组合的中频δf，如下面更详细地描述的，其中中频δf显著小于振荡频率。在一些实施例中，前置放大器440、混频器442和组合器444可能不存在，在这种情况下，pga 414可以直接从电阻-电感-电容式传感器402接收传感器信号φ。然而，当存在时，前置放大器440、混频器442和组合器444可以允许将传感器信号φ向下混频到较低的中频δf，这可以允许较低的带宽和更有效的adc，和/或可以允许最小化处理ic 412的相位检测器的入射和正交路径中的相位和/或增益失配。
51.在操作中，pga 414可以进一步放大传感器信号φ，以调节传感器信号φ，以便由相干入射/正交检测器进行处理。vco 416可以生成被用作由电压至电流转换器408驱动的信号的基础的振荡信号，以及混频器420和422使用的振荡信号，以提取放大的传感器信号φ的入射分量和正交分量。如图4所示，入射信道的混频器420可以使用由vco 416生成的振荡信号的未移位版本，而正交信道的混频器422可以使用由移相器418移相的振荡信号的90度移位版本。如上所述，由vco 416生成的振荡信号的振荡频率可以基于电阻-电感-电容式传感器402的谐振频率被选择(例如，可以近似等于电阻-电感-电容式传感器402的谐振频率)。
52.在入射信道中，混频器420可以提取放大的传感器信号φ的入射分量，低通滤波器424可以滤除与放大的传感器信号φ混合的振荡信号，以生成直流(dc)入射分量，并且adc 428可以将这种dc入射分量转换成等效的入射分量数字信号，以便由幅度和相位计算块431处理。类似地，在正交信道中，混频器422可以提取放大的传感器信号φ的正交分量，低通滤波器426可以滤除与放大的传感器信号φ混合的移相振荡信号，以生成直流(dc)正交分量，并且adc 430可以将这种dc正交分量转换成等效的正交分量数字信号，以便由幅度和相位计算块431处理。
53.幅度和相位计算块431可以包括被配置为接收包括入射分量数字信号和正交分量数字信号的相位信息并基于其提取幅度和相位信息的任何系统、设备或装置。
54.dsp 432可以包括被配置为解释和/或执行程序指令和/或处理数据的任何系统、设备或装置。特别地，dsp 432可以接收由幅度和相位计算块431生成的相位信息和幅度信息，并且基于其，确定机械构件305相对于电阻-电感-电容式传感器402的位移，该位移可以基于相位信息指示同与机械构件305相关联的人机接口相关联的物理交互(例如，按下或释放虚拟按钮或与虚拟接口的其他交互)的发生。在一些实施例中，这种输出信号可以包括用于响应于位移控制线性谐振致动器107的机械振动的控制信号。
55.由幅度和相位计算块431生成的相位信息可以由组合器450从参考相位φ
ref
中减去，以生成可以由低通滤波器434接收的误差信号。低通滤波器434可以对误差信号进行低通滤波，并且这种滤波后的误差信号可以被应用于vco 416以修改由vco 416生成的振荡信号的频率，以便驱动传感器信号φ朝向参考相位φ
ref
。因此，传感器信号φ可以包括响应于与系统400相关联的虚拟按钮的“按下”(或与虚拟接口的其他交互)的瞬态衰减信号，以及响应于虚拟按钮的随后“释放”(或与虚拟接口的其他交互)的另一瞬态衰减信号。因此，与vco 416连接的低通滤波器434可以实施反馈控制回路，该反馈控制回路可以通过修改vco 416的驱动频率来跟踪系统400的操作参数的变化。
56.基线计算引擎452可以包括任何系统、设备或装置，其被配置为，如下面更详细地描述的，计算用于处理传感器信号φ的适当基线传感器输入，作为与力传感器105/机械构
件305的用户交互，以便区分用户交互和异常力传感器105/机械构件305传感器信号φ的变化，诸如由力传感器105、机械构件305、谐振相位感测系统113等的物理参数(例如，老化、温度等)的漂移引起的那些变化。尽管图4描绘了，在一些实施例中，基线计算引擎452在dsp 432的外部，但是在一些实施例中，基线计算引擎452的功能可以全部或部分地由dsp 432实施。
57.尽管前述设想了使用闭环反馈来感测位移，但是由图4表示的各种实施例可以被修改以实施用于感测位移的开环系统。在这种开环系统中，处理ic可能不包括从幅度和相位计算块431到vco 416或可变移相器418的反馈路径，并且因此也可能缺少反馈低通滤波器434。因此，仍然可以通过将相位变化与参考相位值进行比较来进行相位测量，但是由vco 416驱动的振荡频率可以不被修改，或者由可变移相器418移位的相位可以不被移位。
58.尽管前述设想了使用相干入射/正交检测器作为用于确定与电阻-电感-电容式传感器402相关联的相位信息的相位检测器，但谐振相位感测系统112可以以任何合适的方式执行相位检测和/或以其他方式确定与电阻-电感-电容式传感器402相关联的相位信息，包括但不限于仅使用入射路径或正交路径中的一个来确定相位信息。
59.在一些实施例中，如本文所公开的入射/正交检测器可以包括一个或多个频率转换级，其将传感器信号直接转换成直流信号，或者转换成中频信号，并且然后转换成直流。任何这种频率转换级可以在模数转换器级之后数字地被实施，或者在模数转换器级之前以模拟方式被实施。
60.另外，尽管前面设想了测量由机械构件305的位移引起的电阻-电感-电容式传感器402中的电阻和电感的变化，但其他实施例可以基于这样的原理来操作，即基于机械构件305位移的阻抗的任何变化可以被用于感测位移。例如，在一些实施例中，机械构件305的位移可以导致电阻-电感-电容式传感器402的电容变化，诸如如果机械构件305包括实施电容器406的电容板之一的金属板。
61.尽管dsp 432能够处理相位信息以对同与机械构件305相关联的人机接口相关联的物理交互是否已经发生和/或停止发生进行二进制确定，在一些实施例中，dsp 432可以将机械构件305的位移的持续时间量化到一个以上的检测阈值，例如以检测不同类型的物理交互(例如，短按虚拟按钮与长按虚拟按钮)。在这些和其他实施例中，dsp 432可以将位移的大小量化到一个以上的检测阈值，例如，以检测不同类型的物理交互(例如，轻按虚拟按钮与快速且用力按虚拟按钮)。
62.尽管图4及其描述描述了谐振相位感测系统的特定实施例，但是可以使用与本公开一致的用于力感测的其他架构，包括但不限于于2019年2月4日提交的美国专利申请序列号16/267,079中描述的各种谐振相位感测系统架构。因此，虽然基线计算引擎452在本文中关于与谐振相位感测系统相关的操作被讨论，但是基线计算引擎451可以与任何其他合适的力感测系统一起使用。
63.因此，使用上述系统和方法，提供了一种电阻-电感-电容式传感器，其中电感组件的一部分以机箱或外壳(例如，外壳101)的区域的金属板的形式被暴露给用户。因此，金属板或外壳中的位移可能与测量的相位或幅度的变化相关。由于人类交互而产生的有意位移在系统输出时可能倾向于具有比由于不是来自有意的人类交互的输入(诸如金属板或感应传感器中的老化或温度漂移)而产生的位移或其他系统变化更快的转换速率。
64.感兴趣信号上的简单高通滤波器可以被用于消除不指示有意的人类交互的不期望输入。然而，这种方法可能不足以感测更复杂的人类交互，对于这些交互，感测可能是可取的。另外，在期望多级检测时，这种高通滤波器解决方案可能不太有用。
65.在检测系统中建立可变基线值对于隔离实际感兴趣的信号可能是有用的。如果基线被设计为仅跟踪低于感兴趣范围的缓慢移动的输入(例如，实质上是传感器输入信号的低通滤波版本)，则从传感器输入信号中减去基线可以产生实际的感兴趣信号(例如，实质上是导致输入的高通滤波版本)。图5示出了使用这种方法的系统(例如，系统400)的示例操作，其中从传感器输入信号(例如，传感器信号φ)中减去表示传感器输入漂移的基线信号，以提供经校正的传感器输入信号。
66.然而，图5所示方法的缺点可以在期望检测具有长时间持续时间的有意人类交互(例如，长按钮按压)时被看出，如图6所示。至少有两个原因可以解释这种缺点。第一，在由基线滤波器带宽和测量增量定义的时间段内，传感器输入信号的校正测量值可能趋向于零，这意味着可能无法准确地识别出比该时间段更长的时间内的有意传感器位移。这在图6中被看出，其中，在长持续时间的有意人类交互过程中，校正的传感器输入信号下降到低于输入阈值水平(标记为“按压阈值”)。第二，由于基线信号所施加的显著校正，因而在长持续时间的有意人类交互之后的有意人类交互可能无法被检测到，由于经校正的传感器输入信号从未超过输入阈值水平。
67.图5所示方法的进一步缺点可以在期望在多个输入阈值水平下检测有意的人类交互时被看出，如图7所示。例如，在图7所述方法中，每次经校正的输入信号超过多个阈值中的定义阈值时，都可以生效一个标志。然而，当用户在特定电平上保持有意的交互时，所有先前生效的标志可能随着经校正的输入信号趋向于零开始连续地解除生效。
68.图8示出了使用另一种方法的系统(例如，系统400)的示例操作，其中，从传感器输入信号(例如，传感器信号φ)中减去表示传感器输入漂移的基线信号，以提供经校正的传感器输入信号，并且基线信号在检测到的有意的人类交互期间被冻结。
69.由于温度可能导致传感器性能的漂移，因此在计算基线信号时可能希望使用温度测量值。图9示出了根据本公开的实施例的示例基线计算引擎452的选定组件的框图，其中感测的温度被用于计算基线信号。如图9所示，基线计算引擎452可以包括组合器903、增益控制块904和包括增益元件906、积分器908和初始化控制块910的比例-积分控制器。当谐振相位感测系统113最初通电或从低功率睡眠状态唤醒时，初始化控制块910可以使积分器908被初始化为基于第一接收的传感器输入信号(例如，传感器信号φ)的值，并将这种第一接收的传感器输入信号设置为基线信号baseline。
70.在正常操作下，组合器903可以将瞬时传感器信号φ与积分器908的输出(例如，基线信号baseline)之间的差计算为相位误差δφ。增益控制块904可以确定相位误差δφ是否大于正阈值。如果相位误差δφ大于正阈值，则增益控制块904可以减小增益元件906的增益因子gain，以便最小化激活按钮触摸信号的影响。然后，由基线计算引擎452实施的相位跟踪回路可以基于先前相位数据的动态来预测基线信号baseline的后续样本。另一方面，如果相位误差δφ低于正阈值，则增益控制块904可以将增益因子gain设置为正常的默认值，并且基线计算引擎452的相位跟踪回路可以继续跟踪输入相位数据(例如，传感器信号φ)。
71.此外，增益控制块904可以接收(例如，从温度传感器)指示与谐振相位感测系统113相关联的温度的信号。基于感测到的温度，增益控制块904可以计算感测到温度的变化率，并控制增益因子gain作为这种温度变化率的函数(例如，随着温度变化率增加而增加增益因子gain，随着温度变化率减小而减小增益因子gain)。
72.因此，如图9所描绘的基线计算引擎452可以基于温度和/或信号相位来调整基线信号baseline，和/或可以基于温度或信号相位自适应地调整用于这种基线调整的跟踪速率。
73.在一些实施例中，基线计算引擎452可以被配置为以更新频率周期性地修改基线信号baseline。在这种实施例中，基线计算引擎452可以被配置为基于温度的大小和/或温度的变化率来设置更新频率。因此，对于某些温度范围和/或对于较大的温度变化，如与其他温度范围和/或对于较小的温度变化相比，基线计算引擎452可以更频繁地更新基线信号baseline。
74.如本文所使用的，当两个或多个元件被称为彼此“耦合”时，该术语指示这两个或更多个元件处于电子通信或机械通信中(如适用)，无论是间接连接还是直接连接，有或没有中间元件。
75.本公开涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变、替换、变化、更改和修改。类似地，在适当的情况下，所附权利要求涵盖本领域普通技术人员将理解的对本文示例实施例的所有改变、替换、变化、更改和修改。此外，在所附权利要求中，对被适配于、被布置为、能够、被配置为、使能、可操作为或操作为执行特定功能的装置或者系统或者装置或系统的组件的引用涵盖该装置、系统或组件，无论其或其特定功能是否被激活、开启或解锁，只要该装置、系统或组件如此被适配、布置、能够、配置、使能、可操作或操作。因此，可以对本文描述的系统、装置和方法做出修改、添加或省略，而不会脱离本公开的范围。例如，系统和装置的组件可以被集成或分离。此外，本文公开的系统和装置的操作可以由更多、更少或其他组件执行，并且所描述的方法可以包括更多、更少或者其他步骤。另外，步骤可以以任何合适的顺序被执行。如在本文档中使用的，“每个”是指集合的每个成员或集合子集的每个成员。
76.尽管示例性实施例在附图中被示出并在下文中被描述，但是本公开的原理可以使用任何数量的技术被实施，无论当前是否已知。本公开决不应限于附图中所示和上面描述的示例性实施方式和技术。
77.除非另有特别说明，否则附图中描绘的物品不一定按比例绘制。
78.本文叙述的所有示例和条件语言旨在用于教学目的，以帮助读者理解本公开和发明人为推进本领域所贡献的概念，并且被解释为不限于这些具体叙述的示例和条件。尽管已经详细地描述了本公开的实施例，但是可以理解，可以对其做出各种改变、替换和更改，而不会脱离本公开的精神和范围。
79.尽管上面已经列举了特定的优点，但是各种实施例可以包括一些、没有或全部列举的优点。另外，在回顾前述附图和描述之后，其他技术优点对于本领域普通技术人员来说可以变得显而易见。
80.为了帮助专利局和就本技术发布的任何专利的任何读者解释在此所附的权利要求，申请人希望注意，他们不打算使任何所附权利要求或权利要求要素引用35u.s.c.
§
112
(f)，除非在特定权利要求中明确使用词语“手段”或“步骤”。