[發明專利]確定保護感測電容性傳感器的電容的電容測量電路和方法

有效

• 申請號: 201580057451.1
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN107148556B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: L·拉梅施
• 申請（專利權）人: IEE國際電子工程股份公司
• 主分類號: G01D5/24
• 分類號: G01D5/24
• 代理公司: 72002 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 陳松濤;王英<國際申請>=PCT/EP2

1.一種用于確定在負載模式下運轉的保護感測電容性傳感器(12)的電容的電容測量電路(10)，包括：

-正弦波發生器(40)，所述正弦波發生器(40)被配置為產生具有測試頻率的實質上正弦的電信號；

-方波發生器(46)，所述方波發生器(46)被配置為產生在所述測試頻率下的實質上方波形狀的電信號；

-保護感測電容性傳感器(12)，所述保護感測電容性傳感器(12)包括鄰近布置且彼此相互絕緣的導電感測電極(14)和導電保護電極(16)，其中，所述導電保護電極(16)連接到所述正弦波發生器(40)的輸出端口；

-信號感測電路(18)，所述信號感測電路(18)包括：

-sigma-delta調制器單元(20)，所述sigma-delta調制器單元(20)具有：

積分器單元(22)，所述積分器單元(22)包括1位數模轉換器(34)，

量化器單元(24)，所述量化器單元(24)包括具有信號輸入端口(28)和參考輸入端口(30)的比較器構件(26)以及串聯連接到所述比較器構件(26)的輸出端口的時鐘控制數字鎖存器構件(32)，

其中，所述量化器單元(24)的輸出端口連接到所述1位數模轉換器(34)的輸入端口，

所述1位數模轉換器(34)的輸出端口連接到所述比較器構件(26)的所述信號輸入端口(28)，以便于形成閉合的反饋回路，并且

對于與所述測試頻率一樣高或更低的信號頻率，所述導電感測電極(14)連接到所述比較器構件(26)的所述信號輸入端口(28)，并且

所述導電保護電極(16)連接到所述比較器構件(26)的所述參考輸入端口(30)；

-數字抽取器/低通濾波器(36)；以及

-數字XOR門(38)，所述數字XOR門(38)具有至少兩個輸入端口，其中，所述時鐘控制數字鎖存器構件(32)的輸出端口連接到所述至少兩個輸入端口中的第一輸入端口，所述至少兩個輸入端口中的第二輸入端口連接到所述方波發生器(46)的輸出端口，并且所述數字XOR門(38)的輸出端口連接到所述數字抽取器/低通濾波器(36)的輸入端口；

-微控制器(48)，所述微控制器(48)包括：

-處理器單元(50)，

-數字存儲器單元(52)，

-微控制器系統時鐘(54)，

其中，所述微控制器(48)被配置為基于對在所述數字XOR門的輸出電平為高時的時鐘周期的數量與時鐘周期的總數量的比率進行評估來確定所述電容。

2.根據權利要求1所述的電容測量電路(10)，其中，所述正弦波發生器(40)的所述正弦的電信號與所述方波發生器(46)的所述實質上方波形狀的電信號之間的相對相移實質上等于90°。

3.根據權利要求1所述的電容測量電路(10)，其中，所述微控制器(48)還包括：

-多個同步脈沖寬度調制單元(42₁-42₃)，所述多個同步脈沖寬度調制單元(42₁-42₃)被配置為在所述測試頻率下運轉，以及

-低通濾波器單元(44)，

其中，所述多個同步脈沖寬度調制單元(42₁-42₃)和所述低通濾波器單元(44)形成所述正弦波發生器(40)，并且其中，所述微控制器(48)被配置為對所述多個同步脈沖寬度調制單元(42₁-42₃)的輸出信號進行加權和求和，以用于在所述低通濾波器單元(44)的輸出處產生所述測試頻率的正弦信號。

4.根據前述權利要求1所述的電容測量電路(10)，其中，所述數字抽取器/低通濾波器(36)包括門控計數器(58)，所述門控計數器是所述微控制器(48)的構成部分。

5.根據權利要求3所述的電容測量電路(10)，其中，所述多個同步脈沖寬度調制單元(42₁-42₄)中的一個同步脈沖寬度調制單元(42₄)被配置為用作所述方波發生器(46)。