专利名称：测量导体对地电容的装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种电容测量装置及其测量使用方法，特别是涉及一种测量导体对地电容的装置及其测量使用方法。
背景技术：
文献号为US6466036B1的美国专利于2002年10月15日公开了一种“电荷转移测量电路”。该专利的发明人展示了用电荷转移的方法来测量导体的对地电容的电路装置及其电荷测量方法。该电路装置的具体技术方案为一种测量导体对地电容的装置，该装置包括至少三个开关器件，这三个开关器件中的每开关器件都有各自独立的断开状态和唯一的各自独立的闭合状态，这三个开关器件中的每开关器件在电气上与两个相异的参考电压中的其中之一相连接；一个有两个端口的第一电容器，这两个端口中“电容近端”的端口与导体直接电气连通，也就是说该端口与导体之间不包含任何开关器件，另外一端为电容“远端”；一个电压测量电路与第一电容器的任意一端直接电气连通，也就是说中间不包含任何开关器件，该电路由一个逻辑门和一个电压比较器组成；在这些器件之间至少三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接电容远端与第一个参考电压，当该开关在闭合状态时电容远端与第一个参考电压接通，当该开关在断开状态时电容远端与第一个参考电压断开；至少三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接电容近端与第二个参考电压，当该开关在闭合状态时电容近端与第二个参考电压接通，当该开关在断开状态时电容近端与第二个参考电压断开；至少三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接电容远端与第二个参考电压，当该开关在闭合状态时电容远端与第二个参考电压接通，当该开关在断开状态时电容远端与第二个参考电压断开；本装置进一步包括一个控制器来操作上述三开关器件，使任意时刻至少三开关器件中至少有一开关器件工作在其独立的断开状态。
采用上述装置后，通过测量、计算所述未知电容的方式，来判断未知电容的变化，从而感知是否有物体靠近或者接触。但实现以上的功能还可以有其他的技术方案，前述提到的美国专利仅公开了其中的一种方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种测量导体对地电容的装置及其测量使用方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是一种测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件，所述三个开关器件中的每个开关器件都有各自独立的断开状态和各自独立的唯一的闭合状态；所述三个开关器件中的每个开关器件的一端与两个电压值相异的电压端之一电气连通，另一端则与有两个端口且已知电容值的第一电容器的其中一个端口电气相通；所述第一电容器的一个端口与导体的一端直接电气相通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，该所述端口称为电容近端，所述第一电容器的另一个端口则相应的被称为电容远端，所述导体的另一端则连接有未知电容值的第二电容器；包括一个电压测量电路，所述电压测量电路与第一电容器的任意一个端口直接电气连通，即所述端口与所述第一电容器之间不包含任何开关器件；包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态；
关键是所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开。
作为本发明的改进一，所述电压一是一个给定直流电压，所述电压二是一个高于所述电压一的给定直流电压。
用所述测量导体对地电容的装置对导体对地电容的测量时，可以采用以下的方法1所述测量导体对地电容的方法包括以下顺序的执行步骤a)同时将所述第一开关器件与所述第三开关器件设定到闭合状态，将所述第二开关器件设定为断开状态，使所述第一电容器的所述电容远端和电容近端同时连接到所述电压一，将所述第一电容器复位到初始状态；b)同时将第一开关器件与第三开关器件设定到断开状态；c)将第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，然后将第二开关器件设定到断开状态；d)将第一开关器件设定到闭合状态，对第一电容器充电，等待一个设定的时间；e)通过电压测量电路测量第一电容器两端的电压差值，该数值反映了导体对地电容的大小。
作为本方法的优选方案，所述步骤e)之后还包括一个循环步骤f)，即按照设定的次数重复所述步骤b)、c)、d)、e)。
作为本方法的另一优选方案，还包括循环步骤d1)，即按照设定的次数重复步骤b)、c)、d)，所述循环步骤d1)发生在所述步骤d)之后且在所述e)步骤之前，在设定的次数届满时，所述循环步骤d1)转到所述步骤e)。
作为本方法的再一优选方案，还包括步骤c0)，即改变第一电容器存储的电荷量到一个设定的值，所述步骤c0)发生在所述步骤c)之前。
用所述测量导体对地电容的装置对导体对地电容的测量时，还可以采用以下的方法2所述测量导体对地电容的方法包括以下顺序的执行步骤a)同时将所述第一开关器件与所述第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，使所述第一电容器存储一个设定的电荷量；b)同时将所述第一开关器件与所述第二开关器件设定到断开状态；c)将所述第三开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，然后将所述第三开关器件设定到断开状态；d)将所述第一开关器件设定到闭合状态，使所述第一电容器放电，等待一个设定的时间；e)通过电压测量电路测量所述第一电容器两端的电压差值，该数值反映了导体对地电容的大小。
作为本方法的优选方案，所述步骤e)之后还包括一个循环步骤f)，即按照设定的次数重复所述步骤b)、c)、d)、e)。
作为本方法的另一优选方案，还包括循环步骤d1)，即按照设定的次数重复步骤b)、c)、d)，所述循环步骤d1)发生在所述步骤d)之后且在所述e)步骤之前，在设定的次数届满时，所述循环步骤d1)转到所述步骤e)。
作为本方法的再一优选方案，还包括步骤c0)，即改变第一电容器存储的电荷量到一个设定的值，所述步骤c0)发生在所述步骤c)之前。
作为本发明的改进二，所述电压二是一个给定直流电压，所述电压一是一个高于所述电压二的给定直流电压。
用所述测量导体对地电容的装置对导体对地电容的测量时，可以采用以下的方法所述测量导体对地电容的方法包括以下顺序的执行步骤a)同时将所述第一开关器件与所述第三开关器件设定到闭合状态，使所述第一电容器的所述电容远端和电容近端同时连接到所述电压一，将所述第一电容器复位到初始状态；b)同时将所述第一开关器件、所述第二开关器件与所述第三开关器件设定到断开状态；c)将所述第一开关器件设定到闭合状态，使所述第一电容器充电，等待一个设定的时间，然后将所述第一开关器件设定到断开状态；d)将所述第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间；e)通过电压测量电路测量所述第一电容器两端的电压差值，该数值反映了导体对地电容的大小。
作为本方法的优选方案，所述步骤e)之后还包括一个循环步骤f)，即按照设定的次数重复所述步骤b)、c)、d)、e)。
作为本方法的另一优选方案，还包括循环步骤d1)，即按照设定的次数重复步骤b)、c)、d)，所述循环步骤d1)发生在所述步骤d)之后且在所述e)步骤之前，在设定的次数届满时，所述循环步骤d1)转到所述步骤e)。
作为本方法的再一优选方案，还包括步骤c0)，即改变第一电容器存储的电荷量到一个设定的值，所述步骤c0)发生在所述步骤c)之前。
作为本发明的进一步改进，所述的三个开关器件都各自包含一个互不相干的场效应管，所述的控制器中包含一个时钟源。
采用上述装置和测量方法后，通过测量、计算所述第二电容器的电容值，所述第二电容器代表待检测物体的电容，便可以判断第二电容器电容的变化，从而感知是否有物体靠近或者接触。
图1为本发明的电路拓扑结构图一；图2为本发明的电路拓扑结构图二。
具体实施例方式
本发明中的电路装置用于感知人或者物体的靠近和移动。其工作原理是用本发明的电路来测量一个未知容量的第二电容器Cx，或者测量导体与地之间产生的第二电容器Cx的大小变化。本发明描述的电路装置由至少三个开关器件组成，电路包含两个相异的给定直流电压，本发明还包含一个给定容量的第一电容器Cs，一个电压测量电路和一个控制电路。第一电容器两个端口中其中一个端口与导体直接电气连通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，所述端口称为电容近端，另外一端则称为电容远端。
所述控制电路中包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态。所述三个开关器件中的第一开关器件即开关一两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关一在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关一在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件即开关二两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关二在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关二在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件即开关三两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关三在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关三在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开。所述的三个开关器件中都各自包含一个互不相干的场效应管，所述的控制器中包含一个时钟源。
如图1或者图2所示，图1中的电压测量电路与第一电容器Cs的电容远端相连通，图2中的电压测量电路与第一电容器Cs的电容近端相连通。在实际应用中，无论采用哪种工作流程，在第一电容器Cs的任意一端连接电压测量电路都可以测量出第一电容器Cs两端的电压差。
如图1、图2所示，本发明的电路图中包含一个导体，同时又包含第二电容器Cx，这两者都不是本发明的组成部分，他们代表的是待检测物体的电容。控制电路控制本发明中的开关器件和电压测量电路按设定的工作次序完成工作流程。测量结果往往还需要送给数据处理模块，使其转换成另一种易用的形式。
表一、表二、表三分别展示了本发明在实际应用时的工作流程。
表一中，“电压二”是一个高于“电压一”的给定直流电压。步骤A先释放第一电容器Cs内储存的电荷。从步骤C开始，所述开关二闭合时，电压二对第二电容器Cx充电，使第二电容器Cx与开关二的连接端的电平高于电压一。等待一定时间后，断开开关二，第二电容器Cx内储存了一定的电荷。步骤D闭合所述开关一，第一电容器Cs电容远端的电平为电压一，第一电容器Cs两端有电压差Vr，第二电容器Cx对第一电容器Cs充电，等待一定时间后，第二电容器Cx的一部分电荷转移到第一电容器Cs中。在实际应用中第二电容器Cx的电容非常小，Cs＞＞Cx，每次转移的电荷量也很少，第一电容器Cs两端的电压差很难检测。对第二电容器Cx充电，然后将电荷转移到第一电容器Cs中，多次重复这个过程，第一电容器Cs内积累的电荷量也逐渐增多，第一电容器Cs两端的电压差就能很方便地检测出来。
基本公式ΔVcs(1)＝Vr·Cx/(Cs+Cx)ΔVcs(n)＝K(Vr-Vcs(n-1))K＝Cx/(Cs+Cx)Vcs(N)＝ΔVcs(1)+ΔVcs(2)+ΔVcs(3)+…+ΔVcs(N)在上述公式中Vcs(N)通过电压测量电路获得，N为已知的重复次数，Vr为已知常量，第二电容器Cx可以通过数学运算得到。
在实际应用中，往往需要知道的不是第二电容器Cx的具体数值，而是需要检测第二电容器Cx是否发生变化。可以设定一个固定的电荷转移重复次数，然后测量第一电容器Cs两端的电压差Vcs，通过Vcs数值上的改变来检测出第二电容器Cx的变化；也可以设定一个固定的电压值，重复电荷转移，使Vcs达到该设定的电压值，通过观察电荷转移次数的变化来检测出第二电容器Cx的变化。
表二中，“电压一”是一个高于“电压二”的给定直流电压。步骤A先释放第一电容器Cs内储存的电荷。从步骤C开始，当只有所述开关一闭合时，电压一对两个串联的第二电容器Cx和第一电容器Cs充电。等待一定时间后，断开开关一，第二电容器Cx和第一电容器Cs内储存了一定的电荷。根据基尔霍夫的电流定律，第二电容器Cx与第一电容器Cs内储存的电荷量相等。我们将第一电容器Cs电容远端相对于电压二的参考电压称为Vr。步骤D闭合开关二，释放第二电容器Cx中的电荷，等待一定时间后，第一电容器Cs电容近端的电平恢复到电压二。多次重复步骤B到步骤D对第二电容器Cx和第一电容器Cs充电，然后将第二电容器Cx中的电荷释放掉，第一电容器Cs内积累的电荷量逐渐增多，第一电容器Cs两端的电压差就能很方便地检测出来。其数学公式与之前的公式完全相同，也能得到我们需要的结果。
表三中，“电压二”是一个高于“电压一”的给定直流电压。步骤A先在第一电容器Cs内储存一定的电荷。从步骤C开始，所述开关三闭合时，释放第二电容器Cx中储存的电荷。步骤D闭合开关一，将第一电容器Cs中的部分电荷转移到第二电容器Cx中。多次重复这个过程，第一电容器Cs内的电荷逐渐通过第二电容器Cx释放掉，是一个递减的过程。我们将步骤A完成后第一电容器Cs两端的电压差称为Vcs，相关数学公式为Vcs(1)＝Vcs·Cs/(Cs+Cx)Vcs(n)＝Vcs(n-1)·Cs/(Cs+Cx)ΔVcs(n)＝K(Vcs(n-1)-Vcs(n))K＝Cs/(Cs+Cx)Vcs(N)＝Vcs-(ΔVcs(1)+ΔVcs(2)+ΔVcs(3)+…+ΔVcs(N))在上述公式中Vcs(N)通过电压测量电路获得，N为已知的重复次数，Vcs为已知常量，Cx可以通过数学运算得到。
表一“电压一”是一个给定直流电压，“电压二”是一个高于“电压一”的给定直流电压。
表二“电压二”是一个给定直流电压，“电压一”是一个高于“电压二”的给定直流电压。
表三“电压一”是一个给定直流电压，“电压二”是一个高于“电压一”的给定直流电压。
术语表以下内容定义了本发明中用到的符号和注释
Cs一个给定容量的电容。
Cx一个待测量的电容。
Vcs(n)经过n次电荷转移后Cs两端的电压差，n＝1到N。
ΔVcs(n)Vcs(n)与Vcs(n-1)的差值，n＝2到N。
必须指出，上述实施例只是对本发明做出的一些非限定性举例说明。但本领域的技术人员会理解，在没有偏离本发明的宗旨和范围下，可以对本发明做出修改、替换和变更，这些修改、替换和变更仍属本发明的保护范围。
权利要求
1.一种测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件，所述三个开关器件中的每个开关器件都有各自独立的断开状态和各自独立的唯一的闭合状态；所述三个开关器件中的每个开关器件的一端与两个电压值相异的电压端之一电气连通，另一端则与有两个端口且已知电容值的第一电容器的其中一个端口电气相通；所述第一电容器的一个端口与导体的一端直接电气相通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，该所述端口称为电容近端，所述第一电容器的另一个端口则相应的被称为电容远端，所述导体的另一端则连接有未知电容值的第二电容器；包括一个电压测量电路，所述电压测量电路与第一电容器的任意一个端口直接电气连通，即所述端口与所述第一电容器之间不包含任何开关器件；包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态；其特征是所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开。
2.根据权利要求1所述的测量导体对地电容的装置，其特征是；所述电压一是一个给定直流电压，所述电压二是一个高于所述电压一的给定直流电压。
3.根据权利要求1所述的测量导体对地电容的装置，其特征是；所述电压二是一个给定直流电压，所述电压一是一个高于所述电压二的给定直流电压。
4.根据权利要求1至3中任何一项权利要求所述的测量导体对地电容的装置，其特征是；所述的三个开关器件都各自包含一个互不相干的场效应管，所述的控制器中包含一个时钟源。
5.一种用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，所述测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件，所述三个开关器件中的每个开关器件都有各自独立的断开状态和各自独立的唯一的闭合状态；所述三个开关器件中的每个开关器件的一端与两个电压值相异的电压端之一电气连通，另一端则与有两个端口且已知电容值的第一电容器的其中一个端口电气相通；所述第一电容器的一个端口与导体的一端直接电气相通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，该所述端口称为电容近端，所述第一电容器的另一个端口则相应的被称为电容远端，所述导体的另一端则连接有未知电容值的第二电容器；包括一个电压测量电路，所述电压测量电路与第一电容器的任意一个端口直接电气连通，即所述端口与所述第一电容器之间不包含任何开关器件；包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态；所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开；其中，所述电压一是一个给定直流电压，所述电压二是一个高于所述电压一的给定直流电压；其特征在于，所述测量导体对地电容的方法包括以下顺序的执行步骤a)同时将所述第一开关器件与所述第三开关器件设定到闭合状态，将所述第二开关器件设定为断开状态，使所述第一电容器的所述电容远端和电容近端同时连接到所述电压一，将所述第一电容器复位到初始状态；b)同时将第一开关器件与第三开关器件设定到断开状态；c)将第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，然后将第二开关器件设定到断开状态；d)将第一开关器件设定到闭合状态，对第一电容器充电，等待一个设定的时间；e)通过电压测量电路测量第一电容器两端的电压差值，该数值反映了导体对地电容的大小。
6.根据权利要求5所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是所述步骤e)之后还包括一个循环步骤f)，即按照设定的次数重复所述步骤b)、c)、d)、e)。
7.根据权利要求5所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是还包括循环步骤d1)，即按照设定的次数重复步骤b)、c)、d)，所述循环步骤d1)发生在所述步骤d)之后且在所述e)步骤之前，在设定的次数届满时，所述循环步骤d1)转到所述步骤e)。
8.根据权利要求5所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是还包括步骤c0)，即改变第一电容器存储的电荷量到一个设定的值，所述步骤c0)发生在所述步骤c)之前。
9.一种用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，所述测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件，所述三个开关器件中的每个开关器件都有各自独立的断开状态和各自独立的唯一的闭合状态；所述三个开关器件中的每个开关器件的一端与两个电压值相异的电压端之一电气连通，另一端则与有两个端口且已知电容值的第一电容器的其中一个端口电气相通；所述第一电容器的一个端口与导体的一端直接电气相通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，该所述端口称为电容近端，所述第一电容器的另一个端口则相应的被称为电容远端，所述导体的另一端则连接有未知电容值的第二电容器；包括一个电压测量电路，所述电压测量电路与第一电容器的任意一个端口直接电气连通，即所述端口与所述第一电容器之间不包含任何开关器件；包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态；所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开；其中，所述电压二是一个给定直流电压，所述电压一是一个高于所述电压二的给定直流电压；其特征在于所述测量导体对地电容的方法包括以下顺序的执行步骤a)同时将所述第一开关器件与所述第三开关器件设定到闭合状态，使所述第一电容器的所述电容远端和电容近端同时连接到所述电压一，将所述第一电容器复位到初始状态；b)同时将所述第一开关器件、所述第二开关器件与所述第三开关器件设定到断开状态；c)将所述第一开关器件设定到闭合状态，使所述第一电容器充电，等待一个设定的时间，然后将所述第一开关器件设定到断开状态；d)将所述第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间；e)通过电压测量电路测量所述第一电容器两端的电压差值，该数值反映了导体对地电容的大小。
10.根据权利要求9所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是所述步骤e)之后还包括一个循环步骤f)，即按照设定的次数重复所述步骤b)、c)、d)、e)。
11.根据权利要求9所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是还包括循环步骤d1)，即按照设定的次数重复步骤b)、c)、d)，所述循环步骤d1)发生在所述步骤d)之后且在所述e)步骤之前，在设定的次数届满时，所述循环步骤d1)转到所述步骤e)。
12.根据权利要求9所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是还包括步骤c0)，即改变第一电容器存储的电荷量到一个设定的值，所述步骤c0)发生在所述步骤c)之前。
13.一种用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，所述测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件，所述三个开关器件中的每个开关器件都有各自独立的断开状态和各自独立的唯一的闭合状态；所述三个开关器件中的每个开关器件的一端与两个电压值相异的电压端之一电气连通，另一端则与有两个端口且已知电容值的第一电容器的其中一个端口电气相通；所述第一电容器的一个端口与导体的一端直接电气相通，即所述端口与所述导体之间不包含任何开关器件，该所述端口称为电容近端，所述第一电容器的另一个端口则相应的被称为电容远端，所述导体的另一端则连接有未知电容值的第二电容器；包括一个电压测量电路，所述电压测量电路与第一电容器的任意一个端口直接电气连通，即所述端口与所述第一电容器之间不包含任何开关器件；包括一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器，所述控制器在任意时刻使所述三个开关器件之一工作在断开状态；所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接所述电容远端与电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容远端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容远端与所述电压一断开；所述三个开关器件中的第二开关器件两端分别连接所述电容近端与电压二，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压二接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压二断开；所述三个开关器件中的第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，当该开关器件在闭合状态时所述电容近端与所述电压一接通，当该开关器件在断开状态时所述电容近端与所述电压一断开；其中，所述电压一是一个给定直流电压，所述电压二是一个高于所述电压一的给定直流电压；其特征在于，所述测量导体对地电容的方法包括以下执行步骤a)同时将所述第一开关器件与所述第二开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，使所述第一电容器存储一个设定的电荷量；b)同时将所述第一开关器件与所述第二开关器件设定到断开状态；c)将所述第三开关器件设定到闭合状态，等待一个设定的时间，然后将所述第三开关器件设定到断开状态；d)将所述第一开关器件设定到闭合状态，使所述第一电容器放电，等待一个设定的时间；e)通过电压测量电路测量所述第一电容器两端的电压差值，该数值反映了导体对地电容的大小。
14.根据权利要求13所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是所述步骤e)之后还包括一个循环步骤f)，即按照设定的次数重复所述步骤b)、c)、d)、e)。
15.根据权利要求13所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是还包括循环步骤d1)，即按照设定的次数重复步骤b)、c)、d)，所述循环步骤d1)发生在所述步骤d)之后且在所述e)步骤之前，在设定的次数届满时，所述循环步骤d1)转到所述步骤e)。
16.根据权利要求13所述的用测量导体对地电容的装置测量导体对地电容的方法，其特征是还包括步骤c0)，即改变第一电容器存储的电荷量到一个设定的值，所述步骤c0)发生在所述步骤c)之前。
全文摘要
本发明公开了一种测量导体对地电容的装置，包括至少三个开关器件、一个电压测量电路和一个用来控制上述三个开关器件开合的控制器；其中，所述三个开关器件中的第一开关器件两端分别连接第一电容器的电容远端与电压一，第二开关器件两端分别连接第一电容器的电容近端与电压二，第三开关器件两端分别连接所述电容近端与所述电压一，所述电容近端直接连接导体的一端，所述导体的另一端连接代表待检测物体的电容的第二电容器。此外，本发明中的方法公开了使用本装置以电荷转移的方式测量第二电容器电容的多个步骤。采用上述装置后，通过测量、计算所述第二电容器电容的方式，来判断第二电容器的变化，从而感知是否有物体靠近或者接触。
文档编号G01R27/26GK101063697SQ20071007471
公开日2007年10月31日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者伍颖超 申请人:伍颖超