一种自耦电容检测方法和电路的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种自耦电容检测方法和电路，涉及电子领域，解决了常见自耦电容检测方案速度不稳定的问题。具体包括，在预设的固定周期内发送脉冲个数固定的发射信号，在接收端口接收发射信号通过负载后的第一接收信号和第二接收信号，通过对比第一接收信号和第二接收信号在上升沿和下降沿的压差，判断接收端口自耦电容的变化值ΔC，当自耦电容的变化值ΔC超过预设的比较值时，判断与所述接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。本发明应用于自耦电容检测。
【专利说明】—种自輔电容检测方法和电路
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电子领域，尤其涉及一种自耦电容检测方法和电路。
【背景技术】
[0002]电容型触摸屏的构造主要是在玻璃屏幕上镀一层透明的薄膜体层，再在导体层外加上一块保护玻璃，电容型触摸屏在触摸屏四边均镀上狭长的电极，在导电体内形成一个低电压交流电场。在触摸屏幕时，由于人体电场，手指与导体层间会形成一个耦合电容，四边电极发出的电流会流向触点，而电流强弱与手指到电极的距离成正比，位于触摸屏幕后的控制器便会计算电流的比例及强弱，准确算出触摸点的位置。
[0003]电容型触摸屏检测有自耦电容检测和互耦电容检测之分。对于自然界的任何导体来说它们都存在电容。自耦电容即检测电极与大地之间形成的电容，因为检测电极是导体，大地也是导体。而互耦电容是发射电极与接收电极之间存在的电容。当人手触摸后，对于检测电极与大地之间的自耦电容会增大。
[0004]在现有技术中，在自耦电容检测技术中，目前业内最流行的技术有新突思国际公司(Synaptics)和爱特梅尔公司(Atmel)的电荷转移技术,赛普拉斯半导体公司(Cypress)的张弛振荡式电容触摸感应方式(Capacitor Sensing with Relaxtion osicillator,简称CSR),逐次逼近式电容触摸感应检测方法(Capacitor Sensing with Approximitionmethod,简称 CSA)和 Sigma-Delta 式电容触摸感应检测方法(Capacitor Sensing withSigma-Delta method，简称CSD)技术等。这些技术都是将待测电容的变化转换为时间的变化来进行计算的，所以大部分情况下都会随着触触状态的变化而导致检测时间的长短不同，在某些临界状态下甚至有可能造成集成电路(IC)报点率不均匀的情况。
[0005]现有技术中至少存在如下问题，采用恒流源充放电技术充放电时间由其电路的RC的时间常数而决定，检测频率也因此而固定，在人手触摸后检测频率变慢，有可能导致检测速度不稳定；采用电荷转移技术的检测时间随待测电容的变化而变化，也会导致其检测速度不稳定。
【发明内容】
[0006]本发明的实施例提供一种自耦电容检测方法和电路，可以解决自耦电容检测方案速度不稳定的问题。
[0007]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0008]第一方面，提供一种自耦电容检测方法，包括:
[0009]通过发射端口发送发射信号，所述发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定;
[0010]通过接收端口接收所述发射信号通过负载后的第一接收信号，获取所述第一接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，所述第一接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定；[0011]在以后其它与所述预设的时间周期相同的检测过程中，通过所述接收端口接收所述发射信号通过负载后的第二接收信号，获取所述第二接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，所述第二接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定；
[0012]在相同的所述预设的固定时间周期内获取所述第二压差值Vpp2和对应所述第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据所述差值电压AV判断所述接收端口自耦电容的变化值AC ;
[0013]当所述自耦电容的变化值A C超过预设的比较值时，判断与所述接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
[0014]在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，该方法还包括:
[0015]预设所述第一发射信号的频率及发射时长。
[0016]在第二种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式，所述在相同的所述预设的固定时间周期内获取所述第二压差值Vpp2和对应所述第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据所述差值电压AV判断所述接收端口自耦电容的变化值AC具体包括:
[0017]在相同的所述预设的固定时间周期内获取每一个所述第二压差值Vpp2和对应所述每一个所述第一压差值Vppl的每一个差值电压AV;
[0018]将所述每一个差值电压A V进行累加得到累加电压值Vs ；
[0019]根据所述累加电压值Vs判断所述接收端口自耦电容的变化值AC。
[0020]在第三种可能的实现方式中，结合第一方面、第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，该方法还包括:
[0021]所述发射信号包括方波、三角波或正弦波。
[0022]第二方面，提供一种自耦电容检测电路，包括:
[0023]检测集成电路与所述检测集成电路连接的发射端口和接收端口，所述发射端口与所述接收端口之间连接负载，所述接收端口还连接触摸端口，其中:
[0024]所述检测集成电路用于通过发射端口发送发射信号，所述发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定，通过接收端口接收所述发射信号通过负载后的第一接收信号，获取所述第一接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，所述第一接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定；在以后其它与所述预设的时间周期相同的检测过程中，通过接收端口接收所述发射信号通过负载后的第二接收信号，获取所述第二接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，所述第二接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定；在相同的所述预设的固定时间周期内获取所述第二压差值Vpp2和对应所述第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据所述差值电压AV判断所述接收端口自耦电容的变化值AC;当所述自耦电容的变化值A C超过预设的比较值时，判断与所述接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
[0025]在第一种可能的实现方式中，结合第一方面，该设备还包括:
[0026]所述检测集成电路还用于预设所述第一发射信号的频率及发射时长。
[0027]在第二种可能的实现方式中，结合第一方面或第一种可能的实现方式，所述检测集成电路具体用于在相同的所述预设的时间周期内获取每一个所述第二压差值Vpp2和对应所述第二压差值Vpp2的每一个所述第一压差值Vppl的每一个差值电压AV ;将所述每一个差值电压AV进行累加得到累加电压值Vs ;根据所述累加电压值Vs判断所述接收端口自耦电容的变化值AC。
[0028]在第三种可能的实现方式中，结合第一方面、第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，还包括:
[0029]所述发射信号包括方波、三角波或正弦波。
[0030]本发明实施例提供的自耦电容检测方法和设备，通过预设发射信号的频率及发射时长并在检测自耦电容时采用第一接收信号及第二接收信号与发射信号同步的模式，解决了自耦电容检测方案速度不稳定的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本发明实施例提供的一种自耦电容检测方法流程示意图；
[0033]图2为本发明实施例提供的另一种自耦电容检测方法流程示意图；
[0034]图3为本发明实施例提供的一种自耦电容检测电路结构示意图；
[0035]图4为本发明实施例提供的一种自耦电容检测方法中对脉冲电压采样的示意图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]本发明的实施例提供一种自耦电容检测方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0038]101、自耦电容检测电路通过发射端口发送发射信号，该发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定。
[0039]当然可选的，发射信号包括但不限于方波、三角波或正弦波，当然这里发射信号的单个脉冲的周期可以不固定。
[0040]102、通过接收端口接收发射信号通过负载后的第一接收信号，获取第一接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，该第一接收信号在预设的时间周期内脉冲个数固定。
[0041]103、在以后其它与预设的时间周期相同的检测过程中，通过接收端口接收发射信号通过负载后的第二接收信号，获取每一个第二接收信号在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，该第二接收信号在预设的时间周期内脉冲个数固定。
[0042]104、在相同的预设的固定时间周期内获取第二压差值Vpp2和对应第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据差值电压AV判断接收端口自耦电容的变化值AC。
[0043]105、当自耦电容的变化值AC超过预设的比较值时，判断与接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
[0044]具体的参照图4分别提供了固定时间周期内发射信号的波形，以及在触摸事件未发生时发射信号对应的第一接收信号的波形和在触摸事件发生时发射信号对应的第二接收信号的波形。采用模拟数字转换器(Analog To Digital Converter,简称ADC)对接收端口接收到的脉冲电平进行采样，如图4中所示的B1、B2分别为触摸端口未发生触摸事件时接收端口对接收到的脉冲电平在上升沿和下降沿的采样点，Cl、C2分别为触摸端口发生触摸事件时接收端口对接收到的脉冲电平在上升沿和下降沿的采样点；明显，触摸事件未发生时，由于接收端口自耦电容较小，因此接收端口脉冲信号的充放电速度快，所以对应的在B1、B2两处的采样电压信号的差值幅度Vppl较小；而触摸事件发生时，由于自耦电容增大，接收端口充放电速度变缓，所以对应的在Cl、C2两处的采样电压信号的差值幅度Vpp2的幅度较大。以此这里通过判断Vpp2和Vppl的差值判断接收端口自耦电容的变化，此外由于对脉冲信号的相对检测速度不会变化，从而检测时间相比于触摸前不会发生变化。
[0045]本发明实施例提供的自耦电容检测方法，通过预设发射信号的频率及发射时长并在检测自耦电容时采用第一接收信号及第二接收信号与发射信号同步的模式，解决了自耦电容检测方案速度不稳定的问题。
[0046]本发明的实施例提供一种自耦电容检测方法，如图2所示，包括以下步骤:
[0047]201、预设发射信号的频率及发射时长。
[0048]这里通过预设发射信号充放电频率和发射时长，使得在预设发射时长的时间周期内发射信号内脉冲的次数固定，由于频率可以设置，使得发射信号的频率可以尽量区别背景噪声的频率，在后续的检测过程中提高了自耦电容检测技术抗噪声干扰的能力。
[0049]可选的，发射信号包括但不限于方波、三角波或正弦波。
[0050]202、通过发射端口发送发射信号，发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定，当然这里发射信号的单个脉冲的周期可以不固定。
[0051]其中步骤202中的固定时间周期及频率即步骤201中预设的发射时长及频率。
[0052]203、通过接收端口接收发射信号通过负载后的第一接收信号，获取第一接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，该第一接收信号在预设的时间周期内脉冲个数固定。
[0053]204、在以后其它与预设的时间周期相同的检测过程中，通过接收端口接收发射信号通过负载后的第二接收信号，获取第二接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，该第二接收信号在预设的时间周期内脉冲个数固定。
[0054]由于在发射信号、第一接收信号和第二接收信号均采用固定时长和固定频率的检测方式，使得三者在检测时实现了同步性，避免了出现现有技术中检测时间变化的不稳定性。
[0055]205、在相同的预设的固定时间周期内获取每一个第二压差值Vpp2和对应每一个第一压差值Vppl的每一个差值电压AV ；
[0056]206、将每一个差值电压AV进行累加得到累加电压值Vs ；
[0057]207、根据累加电压值Vs判断接收端口自耦电容的变化值AC ;
[0058]208、当自耦电容的变化值AC超过预设的比较值时，判断与接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。[0059]具体的仍以图4为例，分别提供了固定时间周期内发射信号的波形，以及在触摸事件未发生时发射信号对应的第一接收信号的波形和在触摸事件发生时发射信号对应的第二接收信号的波形。采用模拟数字转换器(Analog To Digital Converter,简称ADC)对接收端口接收到的脉冲电平进行采样，如图4中所示的B1、B2分别为触摸端口未发生触摸事件时接收端口对接收到的脉冲电平在上升沿和下降沿的采样点，Cl、C2分别为触摸端口发生触摸事件时接收端口对接收到的脉冲电平在上升沿和下降沿的采样点；明显，触摸事件未发生时，由于接收端口自耦电容较小，因此接收端口脉冲信号的充放电速度快，所以对应的在B1、B2两处的采样电压信号的差值幅度Vppl较小；而触摸事件发生时，由于自耦电容增大，接收端口充放电速度变缓，所以对应的在Cl、C2两处的采样电压信号的差值幅度Vpp2的幅度较大。这里对应每一次发射信号,获取的每一个第二压差值Vpp2和对应每一个第一压差值Vppl都会存在一个差值电压Λ V，而随着脉冲数增多，将这些微小变化Λ V以一定方式积累起来之后就有一个明显的信号变化幅值。将这个信号变化幅值与之前没有触摸前的信号变化幅值(当然理想状态该变化幅值为零)相比较，可以判断接收端口的自耦电容的变化。通过对实时采样的数据计算，进而在触摸检测过程中不会存在电荷饱和及溢出的问题。
[0060]当然在触摸事件发生后接收端口的自耦电容发生变化，通过上述实施例提供的方法，检测接收端口自耦电容的的变化来判断触摸事件发生的具体位置。
[0061]本发明实施例提供的自耦电容检测方法，通过预设发射信号的频率及发射时长并在检测自耦电容时采用第一接收信号及第二接收信号与发射信号同步的模式，解决了自耦电容检测方案速度不稳定的问题；同时由于发射信号的频率可以任意设置提高了自耦电容检测技术抗噪声干扰的能力。
[0062]本发明的实施例提供一种自耦电容检测电路3，参照图3所示，该设备包括:
[0063]检测集成电路1C，与检测集成电路IC连接的发射端口 SH和接收端口 RE，发射端口 SH与接收端口 RE之间连接负载R，接收端口 RE还连接触摸端口 HA ；
[0064]其中，检测集成电路IC用于通过发射端口 SH发送发射信号，发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定，当然这里发射信号的单个脉冲的周期可以不固定。通过接收端口 RE接收发射信号通过负载后的第一接收信号，获取第一接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，第一接收信号在预设的时间周期内脉冲个数固定；在以后其它与预设的时间周期相同的检测过程中，通过接收端口 RE接收发射信号通过负载后的第二接收信号，获取第二接收信号的每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，第二接收信号在预设的时间周期内脉冲个数固定；在相同的预设的固定时间周期内获取第二压差值Vpp2和对应第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据差值电压AV判断接收端口 RE自耦电容的变化值AC;当自耦电容的变化值AC超过预设的比较值时，判断与接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
[0065]这里，发射信号包括但不限于方波、三角波或正弦波等多种波形。
[0066]具体的，检测集成电路IC为具有脉冲宽度调制功能和模拟数字转换器ADC (Analog To Digital Converter)检测功能的模块或者具有逻辑运算和编程功能的处理器，如可读写单片机、微控制器MCU(Micro Controller Unit)等普通芯片。
[0067]发射端口 SH，接收端口 RE可以是普通输入输出接口(input/output，简称10)，当然发射端口需要连接检测集成电路IC的脉冲宽度调制功能模块，接收端口 RE连接具有模拟数字转换器ADC (Analog To Digital Converter)检测功能的模块。
[0068]对于触摸端口设备，触摸端口 HA可以是电容按键的焊盘，也可以是触摸屏的电极
坐寸o
[0069]本发明实施例提供的自耦电容检测电路，通过预设发射信号的频率及发射时长并在检测自耦电容时采用第一接收信号及第二接收信号与发射信号同步的模式，解决了自耦电容检测方案速度不稳定的问题。
[0070]进一步的，检测集成电路IC还用于预设发射信号的频率及发射时长。
[0071]这里通过检测集成电路IC预设发射信号充放电频率和发射时长，使得在预设发射时长的时间周期内发射信号的次数固定，由于频率可以设置，使得发射信号的频率可以尽量区别背景噪声的频率，在后续的检测过程中提高了自耦电容检测技术抗噪声干扰的能力。
[0072]具体可选的，检测集成电路IC还用于在相同的预设的时间周期内获取每一个第二压差值Vpp2和对应第二压差值Vpp2的每一个第一压差值Vppl的每一个差值电压AV ；将每一个差值电压AV进行累加得到累加电压值Vs ;根据累加电压值Vs判断接收端口 RE自耦电容的变化值AC;当自耦电容的变化值AC超过预设的比较值时，判断与接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
[0073]具体的工作原理可以参照图4对应的在方法实施例中的描述，这里不再赘述。
[0074]本发明实施例提供的自耦电容检测电路，通过预设发射信号的频率及发射时长并在检测自耦电容时采用第一接收信号及第二接收信号与发射信号同步的模式，解决了自耦电容检测方案速度不稳定的问题；同时由于发射信号频率可以任意设置提高了自耦电容检测技术抗噪声干扰的能力；由于采用了本发明中的电路，使得触摸检测使用普通的芯片便能实现，且实现方法简单，灵活。
[0075]本领域普通技术人员可以理解:实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括:R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0076]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种自耦电容检测方法，其特征在于，包括: 通过发射端口发送发射信号，所述发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定；通过接收端口接收所述发射信号通过负载后的第一接收信号，获取所述第一接收信号每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，所述第一接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定； 在以后其它与所述预设的时间周期相同的检测过程中，通过所述接收端口接收所述发射信号通过负载后的第二接收信号，获取所述第二接收信号每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，所述第二接收信号在所述检测过程中脉冲个数固定；在相同的所述预设的固定时间周期内获取所述第二压差值Vpp2和对应所述第一压差值Vppl的差值电压A V，并根据所述差值电压AV判断所述接收端口自耦电容的变化值AC； 当所述自耦电容的变化值△ C超过预设的比较值时，判断与所述接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括: 预设所述发射信号的频率及发射时长。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述在相同的所述预设的固定时间周期内获取所述第二压差值Vpp2和对应所述第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据所述差值电压AV判断所述接收端口自耦电容的变化值AC具体包括: 在相同的所述预设的固定时间周期内获取每一个所述第二压差`值Vpp2和对应所述每一个所述第一压差值Vppl的每一个差值电压AV ； 将所述每一个差值电压AV进行累加得到累加电压值Vs ；` 根据所述累加电压值Vs判断所述接收端口自耦电容的变化值AC。
4.根据权利要求1~3所述的任一方法,其特征在于， 所述发射信号包括方波、三角波或正弦波。
5.一种自耦电容检测电路，其特征在于，包括: 检测集成电路与所述检测集成电路连接的发射端口和接收端口，所述发射端口与所述接收端口之间连接负载，所述接收端口还连接触摸端口，其中: 所述检测集成电路用于通过发射端口发送发射信号，所述发射信号在预设的固定时间周期内脉冲个数固定；通过接收端口接收所述发射信号通过负载后的第一接收信号，获取所述第一接收信号每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第一压差值Vppl，所述第一接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定；在以后其它与所述预设的时间周期相同的检测过程中，通过所述接收端口接收所述发射信号通过负载后的第二接收信号，获取所述第二接收信号每一个脉冲在上升沿和下降沿的采样电压信号的第二压差值Vpp2，所述第二接收信号在所述预设的时间周期内脉冲个数固定；在相同的所述预设的固定时间周期内获取所述第二压差值Vpp2和对应所述第一压差值Vppl的差值电压AV，并根据所述差值电压AV判断所述接收端口自耦电容的变化值AC ;当所述自耦电容的变化值AC超过预设的比较值时，判断与所述接收端口连接的触摸端口发生触摸事件。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于， 所述检测集成电路还用于预设所述发射信号的频率及发射时长。
7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于， 所述测集成电路具体用于在相同的所述预设的时间周期内获取每一个所述第二压差值Vpp2和对应所述第二压差值Vpp2的每一个所述第一压差值Vppl的每一个差值电压AV;将所述每一个差值电压Λ V进行累加得到累加电压值Vs ;根据所述累加电压值Vs判断所述接收端口自耦电容的变化值AC。
8.根据 权利要求5~7所述的任一设备，其特征在于， 所述发射信号包括方波、三角波或正弦波。
【文档编号】G06F3/044GK103677456SQ201210332198
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月10日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】刘海龙 申请人:华为终端有限公司