一种电容检测系统的制作方法

本发明实施例涉及电容检测，尤其涉及一种电容检测系统。

背景技术：

1、电容检测电路可以用在很多场景，如触摸控制、自动控制、水位检测等。电容检测电路的精准性，抗噪音性能，以及成本，一直是该技术的发展重点。通常的电容检测电路由两部分组成：传感器电路和数字信号处理电路，传感器电路将被测电容的电容值转换成数字化的检测数据，再由数字信号处理电路进一步处理得到数字化电容值。很多方案需要传感器电路对被测电容进行采样，而被测电容所在环境中的噪音，会干扰采样的电容值，尤其是噪音频率的基频或者整倍数谐波和采样频率接近时，干扰会非常严重。

2、对于采样技术，跳频技术是常用的，通过让采样电路工作在不同的采样频率，目前常用的是提供几个固定的频率点，在进行采样期间，使用这几个固定频率对被测电容分别采用，再进行相关的信号处理，如去除最大值、做平均等。但是在复杂的噪音环境中，噪音频谱分布广泛，固定的几个采样频率无法有效避开噪音频率的基频或者整倍数谐波，因此抗干扰能力受限。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种电容检测系统，以有效避开噪音频率的基频或者整倍数谐波，从而提高电容检测的抗噪音干扰能力。

2、本发明实施例提供了一种电容检测系统，该系统包括：传感器电路、数字信号处理电路以及采样时钟发生器；其中，

3、所述传感器电路用于基于目标采样频率对被测电容进行采样，并将所述被测电容的电容值转换为检测数据；

4、所述数字信号处理电路用于对所述检测数据进行处理，以得到所述被测电容的检测结果；

5、所述采样时钟发生器用于随机生成目标采样时钟信号，以通过所述目标采样时钟信号向所述传感器电路提供所述目标采样频率。

6、可选的，所述采样时钟发生器具体用于随机生成在预设频谱带内频率均匀的所述目标采样时钟信号。

7、可选的，所述采样时钟发生器包括：真随机数发生器、控制码加扰电路和振荡电路；其中，

8、所述真随机数发生器用于生成随机信号；

9、所述控制码加扰电路用于对所述随机信号进行处理，以生成随机的时钟频率控制信号；

10、所述振荡电路用于根据所述时钟频率控制信号生成所述目标采样时钟信号。

11、可选的，所述目标采样频率与所述随机信号之间的第一关系为：

12、fclks＝k*dc＝k*m*dt

13、其中，fclks表示所述目标采样频率，dc表示所述时钟频率控制信号，dt表示所述随机信号，k表示第一转换系数，m表示第二转换系数。

14、可选的，所述传感器电路包括：电容电压转换电路、低通滤波器以及电压频率转换电路；其中，

15、所述电容电压转换电路用于对被测电容进行采样，并将所述被测电容的电容值转换为电压信号；所述采样时钟发生器具体用于向所述电容电压转换电路提供所述目标采样频率；

16、所述低通滤波器用于对所述电压信号进行滤波，得到检测信号；

17、所述电压频率转换电路用于将所述检测信号转换为振荡信号，并将所述振荡信号作为所述检测数据。

18、可选的，所述电容电压转换电路包括内部电容，所述电容电压转换电路具体用于：

19、对所述被测电容进行充电，并将所述被测电容上积累的电能传导至所述内部电容，以将所述内部电容的充电电压作为所述电压信号。

20、可选的，所述电容电压转换电路还包括多个转换开关，所述转换开关用于控制对所述被测电容进行充放电；所述采样时钟发生器具体用于通过所述目标采样时钟信号控制所述转换开关的开闭来向所述电容电压转换电路提供所述目标采样频率。

21、可选的，所述转换开关包括第一转换开关和第二转换开关，所述电容电压转换电路还包括充电电路；其中，

22、所述充电电路通过所述第一转换开关连接至所述被测电容，用于对所述被测电容进行充电，所述充电电路还依次通过所述第一转换开关和所述第二转换开关连接至所述内部电容；

23、所述被测电容通过所述第二转换开关连接至所述内部电容；

24、所述第一转换开关由第一采样时钟信号控制，所述第二转换开关由第二采样时钟信号控制，所述第一采样时钟信号与所述目标采样时钟信号频率相同且相位相同，所述第二采样时钟信号与所述目标采样时钟信号频率相同但相位相反。

25、可选的，所述数字信号处理电路包括：数据处理模块，所述数据处理模块用于：

26、根据所选用的预设处理方法对所述检测数据进行处理，以去除所述检测数据中的被干扰数据，得到目标检测数据；

27、对所述目标检测数据进行平滑处理，得到所述检测结果。

28、可选的，所述预设处理方法包括：复杂谐波分量处理方法和单一谐波分量处理方法；

29、相应的，所述数据处理模块具体用于：

30、根据所述检测数据和历史检测数据确定长期平均值；将与所述长期平均值之间的偏差值超过第一预设偏差阈值的所述检测数据去除，并将剩余的所述检测数据作为所述目标检测数据；或者，

31、确定所述检测数据中的中间值；将与所述中间值之间的偏差值超过第二预设偏差阈值的所述检测数据去除，并将剩余的所述检测数据作为所述目标检测数据。

32、本发明实施例提供了一种电容检测系统，包括传感器电路、数字信号处理电路和采样时钟发生器，通过由采样时钟发生器随机生成目标采样时钟信号来向传感器电路提供目标采样频率，再由传感器电路基于目标采样频率对被测电容进行采样，并将被测电容的电容值转换为检测数据提供给数字信号处理电路进行处理，从而得到最终的检测结果，采样时钟发生器多次随机生成的目标采样时钟信号可以有效的避开噪音频率的基频或者整倍数谐波，提高了电容检测的抗噪音干扰能力。

技术特征：

1.一种电容检测系统，其特征在于，包括：传感器电路、数字信号处理电路以及采样时钟发生器；其中，

2.根据权利要求1所述的电容检测系统，其特征在于，所述采样时钟发生器具体用于随机生成在预设频谱带内频率均匀的所述目标采样时钟信号。

3.根据权利要求2所述的电容检测系统，其特征在于，所述采样时钟发生器包括：真随机数发生器、控制码加扰电路和振荡电路；其中，

4.根据权利要求3所述的电容检测系统，其特征在于，所述目标采样频率与所述随机信号之间的第一关系为：

5.根据权利要求1所述的电容检测系统，其特征在于，所述传感器电路包括：电容电压转换电路、低通滤波器以及电压频率转换电路；其中，

6.根据权利要求5所述的电容检测系统，其特征在于，所述电容电压转换电路包括内部电容，所述电容电压转换电路具体用于：

7.根据权利要求6所述的电容检测系统，其特征在于，所述电容电压转换电路还包括多个转换开关，所述转换开关用于控制对所述被测电容进行充放电；所述采样时钟发生器具体用于通过所述目标采样时钟信号控制所述转换开关的开闭来向所述电容电压转换电路提供所述目标采样频率。

8.根据权利要求7所述的电容检测系统，其特征在于，所述转换开关包括第一转换开关和第二转换开关，所述电容电压转换电路还包括充电电路；其中，

9.根据权利要求1所述的电容检测系统，其特征在于，所述数字信号处理电路包括：数据处理模块，所述数据处理模块用于：

10.根据权利要求9所述的电容检测系统，其特征在于，所述预设处理方法包括：复杂谐波分量处理方法和单一谐波分量处理方法；

技术总结
本发明实施例公开了一种电容检测系统。该系统包括：传感器电路、数字信号处理电路以及采样时钟发生器；其中，所述传感器电路用于基于目标采样频率对被测电容进行采样，并将所述被测电容的电容值转换为检测数据；所述数字信号处理电路用于对所述检测数据进行处理，以得到所述被测电容的检测结果；所述采样时钟发生器用于随机生成目标采样时钟信号，以通过所述目标采样时钟信号向所述传感器电路提供所述目标采样频率。本发明实施例所提供的技术方案，通过采样时钟发生器随机生成的目标采样时钟信号控制传感器电路进行采样，有效的避开了噪音频率的基频或者整倍数谐波，从而提高了电容检测的抗噪音干扰能力。

技术研发人员：张弛,王莹莹,赵辉
受保护的技术使用者：国民技术股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7