感应式开关装置及侦测方法与流程

本发明涉及一种开关装置及其侦测方法，且特别涉及一种感应式开关装置及其侦测方法。

背景技术：

在现有的技术领域中，当要针对开关的导通或断开状态进行侦测时，并需要对开关提供电源，并利用传输导线连接至开关，通过侦测电源的传输状况来得知开关的导通或断开状态。如此一来，开关与其侦测电路必须要设置在相同的物件中，而若开关与其侦测电路必须被分别被设置在不同的物件中时，两物件中间将会具有传输电源状态的传输导线而造成机构设计的困难以及使用者使用上的不便。

技术实现要素：

本发明提供一种感应式开关装置及感应式开关的侦测方法，可不需与开关间设置连接导线就可得知开关的导通或断开状态。

本发明的感应式开关装置包括开关装置以及侦测电路。开关装置则包括开关以及第一感应器。第一感应器耦接开关，依据开关的导通或断开状态形成回路。侦测电路包括第二感应器以及检波电路。第二感应器与第一感应器相耦合，发送侦测信号至第一感应器，并由第一感应器接收回应信号。检波电路耦接第二感应器以接收回应信号，检测回应信号的波封(waveenvelope)以产生检测电压。

本发明的感应式开关的侦测方法包括：使开关与第一感应器相耦接，并依据开关的导通或断开状态形成回路；提供第二感应器与第一感应器相耦合，发送侦测信号至第一感应器，并由第一感应器接收回应信号；检测回应信号的波封以产生检测电压。

基于上述，本发明提供第一感应器耦接至开关，并利用第二感应器耦合第一感应器，通过由第二感应器发送侦测信号至第一感应器，再通过接收第一感应器回传的回应信号，并检测回应信号的波封来产生检测电压。通过检测电压的大小，开关的导通会断开状态可以被获得，并在不实体接触开关的状态下，完成对开关的侦测动作。

本发明通过第二感应器来与耦接至开关的第一感测器耦合，并依据第一感测器回应的回应信号的波封来侦测开关的导通或断开状态。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的感应式开关装置的示意图。

图2绘示本发明另一实施例的感应式开关装置的示意图。

图3绘示本发明图2实施例的感应式开关装置的另一实施方式的示意图。

图4绘示检测电压与侦测信号的频率关系图。

图5a-图5d分别绘示本发明实施例的感应器与其周边电路的多个实施方式的示意图。

图6绘示本发明一实施例的回应信号的波形示意图。

图7绘示本发明一实施例的感应式开关的侦测方法的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100、200：感应式开关装置

110、210：开关装置

120、220：侦测电路

sw1：开关

111、121、lx：感应器

ts：侦测信号

rs：回应信号

vd、610：检测电压

122、221：检测电路

2211：分压电路

cmp：比较电路

c2、c3、c51、c52、c53：电容

r1、r2、r51、r52：电阻

d1：二极管

l1、l2：电感

d：距离

230：周期性信号产生器

gnd：参考接地端

dvd：分压后检测电压

vref：参考电压

vo：侦测结果

410-430：曲线

ta：时间点

s710-s730：感应式开关的侦测步骤

具体实施方式

请参照图1，图1绘示本发明一实施例的感应式开关装置的示意图。感应式开关装置100包括开关装置110以及侦测电路120。开关装置110包括开关sw1以及感应器111。感应器111耦接开关sw1，并依据开关sw1的导通或断开状态来决定是否形成一回路。其中，在本实施例中，开关sw1被导通时，感应器111以及开关sw1可形成回路，而在开关sw1被断开时，感应器111以及开关sw1所形成回路对应被切断。

侦测电路120包括感应器121以及检波电路122。感应器121与检波电路122相耦接，且感应器121与感应器111相耦合但不相接触。感应器121可发送侦测信号ts至感应器111，而感应器111在接收到侦测信号ts，会对应侦测信号ts回传回应信号rs至感应器121。值得注意的，回应信号rs会依据开关sw1是被断开或是被导通的状态而有所不同。其中，在本实施例中，当开关sw1被断开时，回应信号rs的电压峰值会实质上等于第一电压，而在当开关sw1被导通时，回应信号rs的电压峰值会实质上等于第二电压，其中，第一电压大于第二电压。

检波电路122接收回应信号rs，并针对回应信号rs的波封(waveenvelope)进行检测，并产生检测电压vd。依据上述的说明可以得知，当开关sw1被断开时，检波电路122可依据检测回应信号rs的波封以获得具有相对高电压值的检测电压vd。相对的，在当开关sw1被导通时，检波电路122则可依据检测回应信号rs的波封以获得具有相对低电压值的检测电压vd。

也就是说，通过检测电压vd的电压值，可以得知开关sw1的导通或断开状态。并且，在不直接接触开关sw1的条件下，开关sw1的导通或断开可正确的被侦测。

接着请参照图2，图2绘示本发明另一实施例的感应式开关装置的示意图。感应式开关装置200包括开关装置210、侦测电路220以及周期性信号产生器230。开关装置210包括开关sw1以及由电感l1建构的感应器，侦测电路220包括电感l2建构感应器、检波电路221以及比较电路cmp。其中，检波电路221则包括二极管d1、电容c2以及分压电路2211。

在本实施例中，电感l1以及电感l2不相接触，且电感l1以及电感l2间的距离d可小于预设的临界距离。如此一来，电感l1以及电感l2间可有效且正确的相互传递信号。

关于感应式开关装置200的动作细节上，周期性信号产生器230耦接至电感l2，产生并传送侦测信号ts至电感l2。电感l2可传送侦测信号ts至电感l1。电感l1在接收侦测信号ts后，则可对应侦测信号ts发送回应信号至电感l2。电感l2所接收的回应信号将被传送至检波电路221以进行波封的检测动作。

在检波电路221中，二极管d1的阳极接收回应信号，而二极管d1的阴极耦接至电容c2，电容c2则串接在二极管d1的阴极以及参考接地端gnd间。通过二极管d1以及电容c2的作用，回应信号的波封可以被检出，并产生检测电压vd。

值得一提的，在本实施例中，检波电路221并包括分压电路2211。分压电路2211包括电阻r1以及r2，接收检测电压vd进行分压以产生分压后的检测电压dvd。在此，分压电路2211并非必要的电路构件。其中，当检测电压vd的波封的电压值过高时，可以通过分压电路2211来降低电压值。如此一来，接收检测电压vd以进行处理的后续电路可以不需要采用高耐压的电路元件来设计，可以降低电路的成本。

此外，分压后检测电压dvd被传送至比较电路cmp。比较电路cmp另接收预设的参考电压vref，并使分压后检测电压dvd以及参考电压vref进行比较来产生侦测结果vo。其中，当分压后检测电压dvd大于参考电压vref时，侦测结果vo可表示开关sw1为断开，相对的，当分压后检测电压dvd小于参考电压vref时，侦测结果vo可表示开关sw1为导通。

附带一提的，在本实施例中，电感l1所产生的回应信号与开关sw1的导通与断开状态的关联性与侦测信号ts的频率相关。具体来说明，开关sw1的导通或断开时回应信号的波封的电压值的差异会随侦测信号ts的频率变化而改变。请参照图4绘示的检测电压vd与侦测信号ts的频率关系图。其中，曲线410表示当开关sw1断开时检测电压vd与侦测信号ts的频率的关系曲线，曲线420表示当开关sw1导通时检测电压vd与侦测信号ts的频率的关系曲线，而曲线430则为曲线410与曲线420相对应电压值的差值。

有鉴于此，本发明实施例中的周期性信号产生器230可在一个时间区间中使侦测信号ts的频率在一频率范围内进行调整。也就是说，周期性信号产生器230可通过扫频的方式来产生侦测信号ts，并确保开关sw1的导通或断开状态可以正确的被判别。

以下请参照图3，图3绘示本发明图2实施例的感应式开关装置的另一实施方式的示意图。相对于图2，图3实施方式中的二极管d1的阳极以及参考接地端gnd间更串接电容c3。其中，当二极管d1的阳极以及参考接地端gnd间的寄生电容无法满足需求时，可通过在二极管d1的阳极以及参考接地端gnd间串接实体的电容c3来进行调整。

请参照图5a-图5d，图5a-图5d分别绘示本发明实施例的感应器与其周边电路的多个实施方式的示意图。在图5a中，可另配置电感c51与感应器lx并联耦接，在图5b中，则可另配置电感c52与感应器lx串联耦接，而在图5c中，可另配置电阻r51与感应器lx串联耦接，在图5d中，则可另配置电容c53与感应器lx并联耦接，并配置电阻r52与感应器lx串联耦接。

由图5a-图5d的多个实施方式可以得知，本发明实施例中，不论是开关装置以及侦测电路的至少其中之一的感应器，都可以搭配不同连接方式的一个或多个的电容以及电阻来进行共振频率的调整动作。更值得注意的是，图5a-图5d的多个实施方式仅只是范例，不用以限缩本发明的范畴。而本领域具通常识者所熟知的通过电容、电阻配合感应器lx(电感)来进行共振频率调整的电路组态有很多种，也皆可应用于本发明。

以下请参照图6，图6绘示本发明一实施例的回应信号的波形示意图。其中，在时间点ta之前，开关被断开，而回应信号rs的峰值实质上等于相对高的第一电压，而在时间点ta时，开关被导通，而回应信号rs的峰值逐渐下降为实质上等于相对低的第二电压。通过检波电路的动作，检测电压610可以对应被获得。

请参照图7，图7绘示本发明一实施例的感应式开关的侦测方法的流程图。其中，在步骤s710中，使开关与第一感应器相耦接，并依据开关的导通或断开状态形成回路。接着，在步骤s720中，提供第二感应器与第一感应器相耦合，发送侦测信号至第一感应器，并由第一感应器接收回应信号。再者，在步骤s730中，检测回应信号的波封以产生检测电压。

关于上述步骤的实施细节在前述的多个实施例及实施方式都有详细的说明，以下恕不多赘述。

综上所述，本发明通过第二感应器来与耦接至开关的第一感测器耦合，并依据第一感测器回应的回应信号的波封来侦测开关的导通或断开状态。

虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。