[实用新型]电容式接近传感器和三维电容式传感器

说明书

技术领域

本公开的各方面涉及电容式传感器，并且更具体地，涉及电容式接近传感器和三维电容式传感器。

背景技术

电容式传感器通过检测传输电极与感测电极之间形成的电容的变化进行工作。在物体接近触摸表面和/或在触摸表面上移动时，感测电路可识别物体并确定物体的位置、压力、方向、速度和加速度。

具有触摸感测表面的电子装置可利用各种电容感测装置，以允许用户做出选择并通过相对于电容感测元件移动他们的手指(或触笔)来移动物体。互电容触摸传感器不仅具有检测感测表面上触摸事件的能力，还具有检测接近事件的能力，其中物体不接触感测表面但是紧邻感测表面。互电容触摸传感器通过测量电容感测元件的电容并寻找指示导电物体的接触或存在的电容变化进行工作。当导电物体(例如手指、手、脚或其它物体)与电容感测元件接触或非常靠近电容感测元件时，检测到电容变化和导电物体。可利用电路测量电容触摸感测元件的电容变化，并且该电路可将测出的电容感测元件的电容转换为数字值。

互电容触摸传感器检测接近感测表面的物体的能力受到电子装置的尺寸和操作规范的限制。为了减小电子装置的尺寸，还会减小操作组件诸如微处理器芯片、印刷电路板、显示器、存储器芯片、硬盘驱动器、电池、互连电路、指示器、输入机构等的尺寸。然而，期望在增强触摸传感器的功能性的同时能够维持操作规格诸如运行功率规格。

电容式传感器还可用于测量容器内的某些物质诸如流体的体积和/ 或水平。用于这类应用的电容式传感器可提供更加准确的测量值，并且可比常规指示器更加可靠。

实用新型内容

本实用新型要解决的一个技术问题是提供改进的电容式接近传感器和三维电容式传感器。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电容式接近传感器，所述电容式接近传感器包括：感测元件，所述感测元件包括：第一电极和第二电极，其中所述第一电极和所述第二电极形成第一感测电容器；第一参比电容器；第一外部电容器，所述第一外部电容器在第一节点处与所述第一感测电容器串联耦接；以及第二外部电容器，所述第二外部电容器在第二节点处与所述参比电容器串联耦接；电连接到所述感测元件的集成电路，所述集成电路包括：第一可变电容器，所述第一可变电容器与所述第一外部电容器并联耦接；第二可变电容器，所述第二可变电容器与所述第二外部电容器并联耦接；以及差分放大器；以及电压源，所述电压源耦接到所述第一外部电容器、所述第二外部电容器、所述第一可变电容器和所述第二可变电容器。

在一个实施例中，所述第一感测电容器和所述第一外部电容器在所述第一节点处耦接；并且所述第一参比电容器和所述第二外部电容器在所述第二节点处耦接。

在一个实施例中，所述第一节点电连接到所述差分放大器的第一输入端子；并且所述第二节点电连接到所述差分放大器的第二输入端子。

在一个实施例中，所述第一电极和所述第二电极沿着所述感测元件的表面共面；所述第一电极包括传输电极；所述第二电极包括接收电极；所述第一电极围绕所述第二电极。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种电容式接近传感器，所述电容式接近传感器包括：感测元件，所述感测元件包括：多个多操作电极，其中所述多操作电极被构造成作为接收电极和传输电极中的一者进行工作；以及传输电极，其中：所述传输电极和所述多操作电极形成感测电容器；并且所述多个多操作电极和所述传输电极沿着所述感测元件的表面共面；以及电耦接至所述感测元件的电路，其中所述电路包括开关装置，所述开关装置被构造成：将所述多操作电极中的一个选择性地耦接至放大器；以及将其余的每个多操作电极选择性地耦接至所述放大器或电压源中的一者。

在一个实施例中，所述传输电极围绕每个多操作电极。

在一个实施例中，所述多操作电极沿着所述感测元件的所述表面在一个方向上对齐。

根据本实用新型的又另一方面，提供了一种三维电容式传感器，所述三维电容式传感器包括：第一感测平面，所述第一感测平面包括：第一多操作电极；以及第一传输电极；第二感测平面，所述第二感测平面被定位成与所述第一感测平面相距预定距离并且平行于所述第一感测平面，其中所述第二感测平面包括：第二多操作电极；以及第二传输电极；以及耦接到所述第一感测平面和所述第二感测平面的电路，所述电路包括多个开关装置，以将每个多操作电极选择性地耦接到下列中的一者：放大器，以及电压源。