[发明专利]一种高灵敏度电容变化检测方法

说明书

本发明公开一种高灵敏度电容变化检测方法，振荡电路产生频率随外部所需检测电容变化而变化的振荡信号，通过对该信号进行连续三个固定时间窗口计数，并比较三个固定时间窗口的计数值差别，反映出其振荡频率的变化，进而判断外部所需检测电容的变化大小，本发明的高灵敏度电容变化检测方法能够有效提高电容变化检测的灵敏度，且不会受到外部环境如温度、湿度等变化带来的影响，用于解决现有电容变化检测方法灵敏度不够和易受到外部干扰而产生误判的问题。

技术领域

本发明涉及电容检测技术领域，更具体的，涉及一种高灵敏度电容变化检测方法。

背景技术

随着社会和电子技术的不断发展与进步，电容检测技术应用越来越广泛，给人们的生活带来了很多便利。电容检测技术通常运用于触摸屏、麦克风等产品，尤其应用于电子烟领域，而且电容变化检测精度要求也越来越高。

图2为现有技术中的一种电容检测方法原理示意图，该电容检测方法通常是对待测电容变化的绝对差值进行判断，采用振荡器将待测电容变化转化为具有一定频率的振荡信号，并用计数器在一定时间内对振荡信号进行计数，与待测电容未发生变化时的基准计数值进行对比，从而判断待测电容是否发生变化及何种变化。

如图2所示，该电容检测方法在待测电容未发生变化时计数固定时间内的振荡信号个数，存入基准计数器作为比较电容是否发生变化的参考值。随后在每个固定时间内都进行计数，得到的计数结果同基准计数器中的基准值比较，差值超过预定阈值则记为电容发生变化。该方案在不同环境下基准值相差较大，当周围环境变化影响到电容时，例如温度变化、湿度变化等使电容发生改变后，基准值与之后的计数值均受到影响，会产生误判电容变化的情况。以电子烟为例，在没有吸烟动作时，电容未发生变化但由于外部温度升高导致电容变化，则会出现误判断进入吸烟，这种情况对于使用者来说是非常危险的。且判断电容变化的阈值固定，灵敏度有限，并不能满足需要高灵敏度电容变化检测的应用场景需求。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种高灵敏度电容变化检测方法。

本发明第一方面提供了一种高灵敏度电容变化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

振荡电路产生频率变化的振荡信号，通过对该信号进行连续三个固定时间窗口计数，

其中，检测电容过程中，开始计数的第一个固定时间窗口记为第一个窗口，该窗口计数值为C1，随后计数的固定时间窗口分别为第二个窗口和第三个窗口，计数值分别为C2和C3，可调灵敏度的预定阈值为Δ；

若C1C2且C1C2+Δ，即第一个窗口的计数值大于第二个窗口的计数值，且二者之差大于与预定阈值Δ，该检测方法判断外部所需检测电容容值增大；

若C1C2但C1C2+Δ,即第一个窗口的计数值大于第二个窗口的计数值，但二者之差小于与预定阈值Δ时，则进而继续判断C1和C3的差值大小：

此时C1C3+Δ，该检测方法判断外部所需检测电容容值增大；此时C1C3+Δ，该检测方法判断外部所需检测电容未发生变化，处于正常波动范围内。

若C1C2且C1C2+Δ，即第一个窗口的计数值小于第二个窗口的计数值，且二者之差大于与预定阈值Δ，该检测方法判断外部所需检测电容容值减小；

若C1C2但C1+ΔC2，即第一个窗口的计数值小于第二个窗口的计数值，但二者之差小于与预定阈值Δ，则继续判断C1和C3的差值大小：

此时C1+ΔC3，该检测方法判断外部所需检测电容容值减小；此时C1+ΔC3，该检测方法判断外部所需检测电容未发生变化，处于正常波动范围内。本发明一个较佳实施例中，所述固定时间窗口的选择范围为10-40ms。

本发明一个较佳实施例中，当固定时间窗口选择10ms时，得到电容检测结果的时间最快为20ms，最慢为30ms；