[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

摘要

一种用于确定保护感测电容性传感器(12)的电容的电容测量电路(10)，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和导电保护电极，该电路在对由接地对象的出现引起的位移电流进行测量的模式下运转，并且电容测量电路(10)包括微控制器(48)。微控制器(48)被配置为使用若干同步PWM输出的组合以用于通过对PWM输出进行求和并对以求和的信号进行滤波来产生低失真正弦波。正弦波被用作为用于电容性传感器(12)的保护电极(16)的保护电压。未知电容器(76)的电容值通过由经修改的sigma‑delta调制器单元(20)在电容性传感器(12)的感测电极(14)上接上保护电压来进行测量，其中，比较器(26)的参考输入(30)由保护电压驱动，并且其中，未知电容器(76)是sigma‑delta调制器单元(20)的积分器单元(22)的一部分。未知电容器(76)处的电压通过sigma‑delta调制器回路对保护电压进行追踪。Sigma‑delta调制器单元(20)的数字输出在被传送到抽取器/低通滤波器(36)中之前首先通过XOR门(38)进行相乘。XOR门(38)的第二输入由来自具有与保护电压相同频率的方波发生器(46)的方波驱动，但具有实质上90°的相移。抽取器/低通滤波器(36)的输出指示未知电容器(76)的电容值。

主权项

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：/n-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；/n-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；/n-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；/n-信号感测电路(18)，所述信号感测电路(18)包括：/n-sigma-delta调制器单元(20)，所述sigma-delta调制器单元(20)具有：/n积分器单元(22)，所述积分器单元(22)包括1位数模转换器(34)，/n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)，/n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，/n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/n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/n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)；/n-数字抽取器/低通滤波器(36)；以及/n-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；/n-微控制器(48)，所述微控制器(48)包括：/n-处理器单元(50)，/n-数字存储器单元(52)，/n-微控制器系统时钟(54)，/n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。/n