压电键感测电路以及用于测试该压电键感测电路的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于测试压电键感测电路及其相关的电连接的方法，并且涉及一种具有内建的诊断能力的压电键感测电路。
【背景技术】
[0002]用于厨房器具的压电键盘和小键盘(keypad)需要被周期地检查以验证它们与感测电路的电连接以及压电键与感测电路之间的电路径在正常地运行。这对于在不需要向设备增加另外的冗余电路的情况下确保所有安全关键用户接口键运行正常的能力来说是重要的。
[0003]压电键盘或小键盘基于压电效应的原理。通过按压小键盘上的压电键，形成压电键的压电元件或陶瓷产生电压脉冲。使用集成电子器件将该电压脉冲的信号放大至目前记录有激励的转换的输出。在未激励的情况下，压电元件处于高阻抗状态，并且开关具有例如大于1M欧姆的电阻的高电阻。
[0004]另外，压电元件呈现一个范围的电容。为了检测短路情况或开路情况，需要验证与压电元件串联的电子器件以及压电元件与这些部件的电路径的功能性。能够使用该电容来验证压电元件与感测的微控制器之间的所有电子器件和电连接都存在并且在正常地运行。理想地，通过对测试电路使用尽可能多的现有的板上(onboard)电子部件来执行测试，而不是增加另外的部件以执行测试。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的是提供一种压电键感测电路以及用于测试该压电键感测电路的方法，克服这种一般类型的现有技术的方法和设备的上述缺点，有效地测试压电键感测电路，并且仅使用现有的板上电子部件。
[0006]鉴于上述和其他目的，根据本发明，提供一种用于测试压电键感测电路的功能性的方法。该方法包括使压电元件的电容放电。然后，使压电元件的电容可以在预定时间段期间再充电。在该预定的可重复的时间段期间测量压电元件的输出信号，从而得到测量的输出信号。基于该测量的输出信号来确定压电键感测电路的操作情况。
[0007]该方法通过首先使电容放电然后测量在放电释放之后的再充电时间期间的信号，使得信号处理器可以检查在压电键元件内呈现的一个范围的电容。根据在充电时间期间测量的信号，可以确定压电键及其关联的感测电子电路的状态，从而确定该压电键正在正常地运行或者该压电键需要修复。另外，压电元件的充电和放电循环是容易执行的，并且是高度可再现的，因此对压电元件及其感测电路的测试是高度精确的。
[0008]根据本发明的附加模式，通过将压电元件的端子转换至例如零伏的低电压源来使压电元件的电容放电。然后通过将压电元件的同一个端子转换至高阻抗状态来对压电元件的电容充电。可以通过将压电元件的端子连接至微处理器的数字I/o管脚并使数字I/O管脚的状态在低电压状态(OV)和高阻抗状态之间切换，来执行压电元件的电容的充电和放电。
[0009]根据本发明的另一个模式，输出信号在被测量之前由放大器电路放大，从而得到放大的输出信号。
[0010]根据本发明的另外的模式，测量的输出信号确定压电键感测电路是否呈现从由短路状态、开路状态和正常运行状态组成的组中选择的状态。
[0011]理想地，提供微控制器内的模数转换器以用于感测测量的输出信号以及确定压电元件的操作情况。
[0012]根据本发明的另外的模式，通过具有连接至微控制器的模数转换器管脚的输出的多路复用器传送放大的输出信号。
[0013]鉴于上述和其他目的，根据本发明，还提供一种用于测试压电键感测电路的方法。该方法包括对压电元件的电容充电。然后使压电元件的电容可以在预定时间段期间放电。在该预定时间期间测量压电元件的输出信号，从而得到测量的输出信号。最后，基于该测量的输出信号来确定压电键感测电路的操作情况。
[0014]根据本发明的附加模式，通过对压电元件的端子施加高电压源(即5伏)来对压电元件的电容充电。然后通过对压电元件的该端子施加高阻抗状态来使压电元件的电容放电。可以通过将压电元件连接至微处理器的数字I/O管脚并使数字I/O管脚的状态在数字高电压状态(即5伏)和高阻抗状态之间切换，来执行电容的充电和放电。
[0015]鉴于上述和其他目的，根据本发明，提供一种压电键感测电路。该压电键感测电路包含具有数字I/o管脚和模数转换器(ADC)管脚的微控制器。提供放大器电路，并且该放大器电路具有耦接至ADC管脚的输出。压电元件连接至数字I/O管脚和放大器电路。微控制器被编程为:经由数字I/O管脚使压电元件的电容放电；在预定时间段期间经由数字I/O管脚对压电元件的电容充电；在该预定时间段期间测量压电元件的输出信号，从而经由ADC管脚得到测量的输出信号；以及基于该测量的输出信号来确定压电键感测电路的操作情况。
[0016]被认为是本发明的特性的其他特征将在所附权利要求书中阐述。
[0017]尽管本发明在本文中被具体地示出和描述为压电键感测电路和用于测试压电键感测电路的方法，但是，本发明不意图限制为所示出的细节，这是因为可以在不背离本发明的精神的情况下并且在权利要求的等同的保护范围内在其中进行各种修改和结构变化。
[0018]然而，通过结合附图阅读具体实施例的下面的描述，将会最好地理解本发明的结构和操作方法及其另外的目的和优点。
【附图说明】
[0019]附图的单个图是根据本发明的具有内建的诊断能力的压电键感测电路的框图。
【具体实施方式】
[0020]现在详细参考本发明的单个图，示出有压电键I及其感测电路10。压电键I由压电元件形成，该压电元件具有与其关联的固有电容，该固有电容能够被测试以用于验证压电键I及其感测电路10的正常操作。在正常操作期间，压电键I连接至电压源2、放大电路3、多路复用器4以及具有模数(ADC)转换器的微处理器5。
[0021]本发明涉及在不需要向压电键感测电路10增加另外的诊断电路的情况下确定压电键1，压电键感测电路10的构成部分3、4、5以及关联的线路的正常运行。测试将验证部件1、3、4、5之间的电连接，并且具有至少确定压电键感测电路10的开路情况、短路情况或正常运行情况的能力。
[0022]通过在压电键I的一个端子8与微控制器5的数字输入/输出(I/O) 7之间增加信号路径，具有在压电键I与微控制器5之间的测量信号路径内测试单个点电开路情况和信号点电短路情况的能力。因此，压电键I的感测能力的自诊断能力现在是可能的，并且更具体地，压电键I的信号现在能够被感测。
[0023]为了测试压电健感测电路10，将微控制器5的数字I/O管脚7设定为高阻抗状态。该设定使得压电键I内的电容能够正常地充电。在随后的诊断测试序列(test sequence)中，微控制器5将数字I/O管脚7设定为处于已知电压电平的输出状态。例如，在数字I/O管脚7处存在低电压电平。由于该低电压电平，压电键的电容放电。一旦电容放电，则微控制器5然后可以通过将数字I/O管脚7设置为高阻抗状态而被重置。来自压电键I的输出信号经由具有放大器11、反馈电阻器RF和控制电阻器Rl的放大器电路3放大。放大器电