[发明专利]确定保护感测电容性传感器的电容的电容测量电路和方法

权利要求书

1.一种用于确定在负载模式下运转的保护感测电容性传感器(12)的电容的电容测量电路(10)，包括：

-正弦波发生器(40)，所述正弦波发生器(40)被配置为产生具有测试频率的实质上正弦的电信号；

-方波发生器(46)，所述方波发生器(46)被配置为产生在所述测试频率下的实质上方波形状的电信号；

-保护感测电容性传感器(12)，所述保护感测电容性传感器(12)包括邻近布置且彼此相互绝缘的导电感测电极(14)和导电保护电极(16)，其中，所述导电保护电极(16)连接到所述正弦波发生器(40)的输出端口；

-信号感测电路(18)，所述信号感测电路(18)包括：

-sigma-delta调制器单元(20)，所述sigma-delta调制器单元(20)具有：

积分器单元(22)，所述积分器单元(22)包括1位数模转换器(34)，

量化器单元(24)，所述量化器单元(24)包括具有信号输入端口(28)和参考输入端口(30)的比较器构件(26)以及串联连接到所述比较器构件(26)的输出端口的时钟控制数字锁存器构件(32)，

其中，所述量化器单元(24)的输出端口连接到所述1位数模转换器(34)的输入端口，

所述1位数模转换器(34)的输出端口连接到所述比较器构件(26)的所述信号输入端口(28)，以便于形成闭合的反馈回路，并且

对于与所述测试频率一样高或更低的信号频率，所述导电感测电极(14)连接到所述比较器构件(26)的所述信号输入端口(28)，并且

所述导电保护电极(16)连接到所述比较器构件(26)的所述参考输入端口(30)；

-数字抽取器/低通滤波器(36)；以及

-数字XOR门(38)，所述数字XOR门(38)具有至少两个输入端口，其中，所述时钟控制数字锁存器构件(32)的输出端口连接到所述至少两个输入端口中的第一输入端口，所述至少两个输入端口中的第二输入端口连接到所述方波发生器(46)的输出端口，并且所述数字XOR门(38)的输出端口连接到所述数字抽取器/低通滤波器(36)的输入端口；

-微控制器(48)，所述微控制器(48)包括：

-处理器单元(50)，

-数字存储器单元(52)，

-微控制器系统时钟(54)，

其中，所述微控制器(48)被配置为基于对在所述数字XOR门的输出电平为高时的时钟周期的数量与时钟周期的总数量的比率进行评估来确定所述电容。

2.根据权利要求1所述的电容测量电路(10)，其中，所述正弦波发生器(40)的所述正弦的电信号与所述方波发生器(46)的所述实质上方波形状的电信号之间的相对相移实质上等于90°。

3.根据权利要求1所述的电容测量电路(10)，其中，所述微控制器(48)还包括：

-多个同步脉冲宽度调制单元(42₁-42₃)，所述多个同步脉冲宽度调制单元(42₁-42₃)被配置为在所述测试频率下运转，以及

-低通滤波器单元(44)，

其中，所述多个同步脉冲宽度调制单元(42₁-42₃)和所述低通滤波器单元(44)形成所述正弦波发生器(40)，并且其中，所述微控制器(48)被配置为对所述多个同步脉冲宽度调制单元(42₁-42₃)的输出信号进行加权和求和，以用于在所述低通滤波器单元(44)的输出处产生所述测试频率的正弦信号。

4.根据前述权利要求1所述的电容测量电路(10)，其中，所述数字抽取器/低通滤波器(36)包括门控计数器(58)，所述门控计数器是所述微控制器(48)的构成部分。

5.根据权利要求3所述的电容测量电路(10)，其中，所述多个同步脉冲宽度调制单元(42₁-42₄)中的一个同步脉冲宽度调制单元(42₄)被配置为用作所述方波发生器(46)。