[發明專利]基于電壓時間轉換的電容式壓力檢測裝置、方法及傳感器

在審

• 申請號: 201911425729.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111122019A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 鄭旭;林琳;遠雁;郜晨希;王迪;劉瑞琪;李超波
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14;G01L9/12
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 方丁一

1.一種基于電壓時間轉換的電容式壓力檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括：電容組件、與所述電容組件連接的充電控制模塊和放電控制模塊、與所述放電控制模塊和所述電容組件連接的計數模塊、以及輸出模塊；

其中，所述電容組件的電容量根據待檢測壓力的變化而改變；

所述充電控制模塊用于對所述電容組件進行充電，使所述電容組件的電壓達到充電電壓；

所述放電控制模塊用于對所述電容組件進行放電，使所述電容組件的電壓降到0V；

所述計數模塊用于獲取并記錄所述電容組件的放電時間；

所述輸出模塊用于將所述放電時間進行輸出，完成將待測壓力轉換為電容組件的放電時間。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電容組件為由第一電容(C1)和第二電容(C2)構成的差分電容。

3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述充電控制模塊包括：

充電電源(0)，用于對所述第一電容(C1)和第二電容(C2)進行充電；

第一控制電路，通過第一控制開關(K1)控制所述充電電源(0)是否對所述第一電容(C1)進行充電；

第二控制電路，通過第二控制開關(K3)控制所述充電電源(0)是否對所述第二電容(C2)進行充電。

4.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述放電控制模塊包括：

第三控制電路，通過第三控制開關(K2)控制是否對所述第一電容(C1)進行放電；

第四控制電路，通過第四控制開關(K4)控制是否對所述第二電容(C2)進行放電。

5.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述計數模塊包括：

計數器(5)，所述計數器(5)與所述第一電容(C1)和第二電容(C2)連接，用于記錄所述電容組件的放電時間；

比較器(6)，所述比較器(6)與所述第一電容(C1)、第二電容(C2)以及計數器(5)連接，用于在電容組件的電壓降到0V時，使所述計數器(5)停止計數。

6.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：計數調整模塊，用于根據所述電容組件的電容量變化值調整所述計數器的計數頻率。

7.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述計數器設置于單片機、ARM、或DSP中。

8.一種基于電壓時間轉換的電容式壓力檢測方法，其特征在于，所述方法包括：

對電容組件進行充電，使所述電容組件的電壓達到充電電壓；

對所述電容組件進行放電，使所述電容組件的電壓降到0V；

獲取并記錄所述電容組件的放電時間；

將所述放電時間進行輸出，完成將待測壓力轉換為電容組件的放電時間。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

根據所述電容組件的電容量變化值調整所述計數器的計數頻率。

10.一種電容式壓力傳感器，其特征在于，所述傳感器包括權利要求1-7中所述的電容式壓力檢測裝置。