[发明专利]用于确定保护感测电容式传感器中的感测阻抗的方法

说明书

一种用于确定运行在加载模式下的保护感测电容式传感器的感测阻抗的方法，所述传感器可操作地包括连接至感测节点的导电感测电极、连接至保护节点的导电保护电极、周期性保护电压源以及控制和评估电路。所述方法包括以下步骤：a.向保护电极提供周期性保护电压；b.使用参考周期性电压源经由具有预定值Zref的参考阻抗向所述感测节点依次提供一定数量的具有幅值Vref_i的不同周期性参考电压；c.针对每一所提供的参考电压，确定与通过所述电流测量电路施加至所述感测节点的电流的相应幅值Im_i对应的值；d.确定使用所述参考周期性电压源提供给所述感测节点的感测参考电压Vs的幅值，所述幅值将导致通过所述控制和评估电路施加的电流具有零幅值；e.参考在步骤d中确定的感测参考电压Vs、周期性保护电压Vg和参考阻抗Zref来计算所述感测节点的未知感测阻抗Zx。

技术领域

本发明总体上涉及用于确定保护感测电容式传感器中的感测阻抗的电容式感测电路的领域。更具体而言，本发明涉及用于确定运行在加载模式下的保护感测电容式传感器的感测阻抗的方法。

背景技术

现在，电容式感测在高科技领域很常用。例如，在机动车当中，电容式感测电路经常被安装到乘客检测系统中，以控制诸如气囊或安全带预紧器的安全装置的触发。现在，使用运行在加载模式下的被称为保护感测电容式电路的电容式感测电路是很常见的。

术语“加载模式”用于描述用于实施无接触三维位置测量，更具体而言用于结合电极检测人体的存在和/或位置的电场感测的概念。所述检测是由电流的测量结果推导出的，所述电流是从电极或发射器板通过人体拉向地的电流。这一概念有别于作为另外两种常见的电容式感测模式的“分流模式”和“发射模式”。有关不同的电容式感测工作模式的进一步解释，请参考技术文献“Electric Field Sensing for Graphical Interfaces”,J.R.Smith,Published in Computer Graphics I/O Devices,Issue May/June 1998,pages58-60。

如本领域公知的，保护感测电容式传感器包括连接至感测节点的感测电极以及连接至保护节点的保护电极。所述传感器进一步包括连接至保护节点的用于在操作中向保护节点提供具有预定幅值的保护电压的周期性电压源。

所述传感器进一步包括连接至所述感测节点和所述保护节点的控制和评估电路。所述控制和评估电路被配置为在操作中通过向感测节点注入对应于经由所要确定的未知感测阻抗从感测电极汲取的电流的电流而使感测电极保持在与保护电极相同的电势上。因而，两个电极之间的空间没有电场，并且感测电极变得对沿保护电极方向处于任何位置的身体不敏感。

应当理解，在本申请的语境下，我们采用了常用的理论近似来断言感测电极和保护电极被保持在相同的电势上，并且所述两个电极之间的空间没有电场。在下文的描述当中将采用这种近似。

所述控制和评估电路被配置为确定其正在向感测节点注入的电流并发出输出信号，所述指示信号指示向感测节点注入的电流并且因而指示所要确定的感测阻抗。为了执行这些任务，所述控制和评估电路通常包括跨阻放大器和模数转换器。跨阻放大器的负输入端和正输入端被分别连接至感测节点和保护节点。跨阻放大器的输出信号与所述放大器向其负输入端注入的电流成比例，从而保持其输入端之间的电势差等于零。所述模数转换器通常连接至所述放大器的输出端。

所述保护感测电容式感测电路的优点在于具有方向性并且能够在不受非电解质周围物体干扰的情况下检测人体。然而，所述测量电路通常使用不理想的部件，从而在感测阻抗的确定当中引发不可忽视的错误，这样的错误在低阻抗上可能是非常关键的。

一般而言，感测阻抗的确定方面的错误与各种未知阻抗相关联，所述未知阻抗的主要来源是感测到保护阻抗。应当理解，保护感测阻抗是保护节点和感测节点之间的阻抗。保护感测阻抗在下文中又被称为寄生阻抗。