式传感器的电容改变。
[0052]虽然已参考本发明的实例性实施例来描绘、描述及定义本发明的实施例，但此些参考并不暗示对本发明的限制，且不应推断出存在此限制。所揭示的标的物能够在形式及功能上具有大量修改、变更及等效形式，熟习相关技术且受益于本发明的技术者将会联想到此等修改、变更及等效形式。所描绘及所描述的本发明实施例仅作为实例，而并非是对本发明范围的穷尽性说明。
【主权项】
1.一种接近检测系统，所述系统包括: 比较器，其具有第一输入及第二输入以及输出，其中所述第二输入与参考电压耦合且所述第一输入与保持电容器親合； 电容式传感器； 切换器，其用于将所述电容式传感器交替地耦合到电压及所述保持电容器； 时钟，其具有输出； 触发器，其具有与所述比较器的所述输出耦合的输入、耦合到所述时钟的所述输出的时钟输入，及输出； 反馈电阻器，其耦合于所述触发器的所述输出与所述比较器的所述第一输入之间； 工作循环计数器，其具有耦合到所述时钟的所述输出的时钟输入、复位输入、耦合到所述触发器的所述输出的启用输入，及用于提供所计数的时钟输出的数目的输出，其中所述工作循环计数器仅在其所述启用输入处于第一逻辑电平时计数所述时钟输出；及 电路，其用于每当所述触发器的所述输出从第二逻辑电平变为所述第一逻辑电平时控制所述切换器； 其中使用所计数的时钟输出的所述数目来确定物体到所述电容式传感器的接近。2.根据权利要求1所述的接近检测系统，其进一步包括具有耦合到所述时钟的所述输出的时钟输入、复位/启用输入及进位输出的周期计数器，其中所述周期计数器确定测量时间周期。3.根据权利要求2所述的接近检测系统，其中使用所述工作循环计数器及所述周期计数器中的计数值来确定取决于所述电容式传感器的电容值的工作循环。4.根据权利要求3所述的接近检测系统，其中所述工作循环为所述工作循环计数器中的所述计数值除以所述周期计数器中的所述计数值。5.根据权利要求4所述的接近检测系统，其进一步包括耦合到所述时钟以及所述工作循环计数器及所述周期计数器的数字处理器与存储器，其中所述数字处理器从所述工作循环计数器及所述周期计数器读取所述计数值，且从其确定与所述电容式传感器的电容值有关的工作循环。6.根据权利要求5所述的接近检测系统，其中与所述电容式传感器的电容值有关的所述工作循环存储于所述数字处理器存储器中且经比较以确定工作循环改变是否指示检测到接近于所述电容式传感器的物体。7.根据权利要求5所述的接近检测系统，其中所述周期计数器的所述进位输出产生到所述数字处理器的中断信号。8.根据权利要求1所述的接近检测系统，其中耦合到所述电容式传感器的所述电压处于逻辑高。9.根据权利要求1所述的接近检测系统，其中耦合到所述电容式传感器的所述电压处于逻辑低。10.根据权利要求5所述的接近检测系统，其进一步包括具有耦合所述数字处理器的输入及耦合到所述切换器的输出的输出驱动器，其中针对循序工作循环周期，耦合到所述电容式传感器的所述电压在逻辑高与逻辑低之间交替。11.根据权利要求5所述的接近检测系统，其中微控制器包括所述数字处理器与存储器、所述比较器、所述时钟、所述触发器、所述反馈电阻器、所述工作循环计数器、所述周期计数器、所述切换器及所述用于控制所述切换器的电路。12.根据权利要求1所述的接近检测系统，其中用电流源及电流槽来替换所述反馈电阻器。13.根据权利要求1所述的接近检测系统，其中所述反馈电阻器的电阻值可以可编程方式调整。14.根据权利要求1所述的接近检测系统，其中所述保持电容器的电容值可以可编程方式调整。15.一种用于检测接近于电容式传感器的物体的方法，所述方法包括以下步骤: 将电容式传感器充电到第一电压； 将所述经充电电容式传感器与保持电容器并联耦合； 用电压比较器将所述经并联连接的电容式传感器及保持电容器上的所得电压与参考电压进行比较，其中: 如果所述所得电压大于所述参考电压，那么将所述保持电容器部分地放电到较低电压，且 如果所述所得电压小于所述参考电压，那么将所述保持电容器部分地充电到较高电压并将一个计数加到工作循环计数器； 将一个计数加到周期计数器； 返回到所述将所述电容式传感器充电到所述第一电压的步骤。16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括以下步骤: 存储多个工作循环周期计数；及 从所述多个工作循环计数除以所述多个周期计数中的相应者计算工作循环。17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括从所述工作循环确定所述电容式传感器的电容值的改变的步骤。18.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括从所述工作循环确定物体到所述电容式传感器的接近的步骤。19.一种用于检测接近于电容式传感器的物体的方法，所述方法包括以下步骤: 将电容式放电； 将所述经放电电容式传感器与保持电容器并联耦合； 用电压比较器将所述经并联连接的电容式传感器及保持电容器上的所得电压与参考电压进行比较，其中: 如果所述所得电压小于所述参考电压，那么将所述保持电容器部分地充电到较高电压，且 如果所述所得电压大于所述参考电压，那么将所述保持电容器部分地放电到较高电压并将一个计数加到工作循环计数器； 将一个计数加到周期计数器； 返回到所述将所述电容式传感器充电到所述第一电压的步骤。20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括以下步骤: 存储多个工作循环周期计数；及 从所述多个工作循环计数除以所述多个周期计数中的相应者计算工作循环。21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括从所述工作循环确定所述电容式传感器的电容值的改变的步骤。22.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括从所述工作循环确定物体到所述电容式传感器的接近的步骤。23.一种用于接近检测的设备，其包括: 比较器，其具有第一输入及第二输入以及输出，其中所述第二输入与参考电压耦合且所述第一输入与保持电容器親合； 切换器，其适于将电容式传感器交替地耦合到电压及所述保持电容器； 时钟，其具有输出； 触发器，其具有与所述比较器的所述输出耦合的输入、耦合到所述时钟的所述输出的时钟输入，及输出； 反馈电阻器，其耦合于所述触发器的所述输出与所述比较器的所述第一输入之间； 工作循环计数器，其具有耦合到所述时钟的所述输出的时钟输入、复位输入、耦合到所述触发器的所述输出的启用输入，及用于提供所计数的时钟输出的数目的输出，其中所述工作循环计数器仅在其所述启用输入处于第一逻辑电平时计数所述时钟输出；及 电路，其用于每当所述触发器的所述输出从第二逻辑电平变为所述第一逻辑电平时控制所述切换器。24.根据权利要求23所述的设备，其中使用所计数的时钟输出的所述数目来确定物体到所述电容式传感器的接近。25.根据权利要求23所述的设备，其中使用所计数的时钟输出的所述数目来确定所述电容式传感器的电容值的改变。26.根据权利要求23所述的设备，其中用电流源及电流槽来替换所述反馈电阻器。27.根据权利要求23所述的设备，其中所述反馈电阻器的电阻值可以可编程方式调整。28.根据权利要求23所述的设备，其中所述保持电容器的电容值可以可编程方式调整。29.一种用于接近检测的设备，其包括: 电压求和器，其具有第一输入及第二输入以及输出； 切换器，其适于将电容式传感器交替地耦合到电压及所述电压求和器的所述第一输入； 时钟，其具有输出，其中在每一时钟脉冲处，所述切换器将所述电容式传感器短暂地耦合到所述电压，接着耦合回到所述电压求和器的所述第一输入； 电压参考，其具有参考电压输出； 运算放大器，其具有耦合到所述电压求和器的输出的第一输入及耦合到所述电压参考的所述输出的第二输入； 积分电容器，其耦合于所述运算放大器的所述第一输入与其输出之间； 模/数转换器ADC，其具有耦合到所述的所述输出的输入，其中所述ADC将所述运算放大器输出转换为其多位数字表示； 数/模转换器DAC，其具有耦合到所述ADC的输入且将来自所述ADC的所述多位数字表示转换为耦合到所述电压求和器的所述第二输入的模拟反馈电压； 抽取滤波器，其具有耦合到来自所述ADC的所述多位数字表示的输入；及数字信号处理器DSP，其耦合到所述抽取滤波器，其中所述DSP确定物体何时接近于所述电容式传感器。30.根据权利要求29所述的设备，其中用来自所述时钟的时钟脉冲使所述ADC、所述DAC及所述抽取滤波器一起同步。
【专利摘要】通过组合Δ/Σ调制器与电容式分压器电路以形成高分辨率电容/数字转换器来提供电容式接近检测。周期计数器及工作循环计数器从所述Δ/Σ调制器提供工作循环比以用于在物体接近于电容式传感器(102)时比较所述电容式传感器的电容值的改变。
【IPC分类】G01R27/26, H03M3/00, H03K17/96, G06F3/044, H03K17/955
【公开号】CN105379120
【申请号】CN201480040649
【发明人】基思·柯蒂斯
【申请人】密克罗奇普技术公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年6月12日
【公告号】EP3008824A1, US20140368222, WO2014201198A1