CN101738542A - 抗干扰的电容检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种抗干扰的电容检测装置，包括第一电容、第一充/放电电路、第二电容、第二充/放电电路以及检测电路。第二电容的电容值与第一电容的电容值相等。第一充/放电电路以及第二充/放电电路分别对第一电容和及第二电容进行充电/放电，其中，在同一时间周期，第一电容和第二电容进行相反的充电/放电操作。检测电路分别测量第一电容和第二电容以得到测量值，并累加该测量值。由于电磁等干扰同时影响第一电容和第二电容，因此将第一电容和第二电容的测量值相加，即可抵消干扰影响。

Description

抗干扰的电容检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电容检测装置及方法，特别是一种抗干扰的电容检测装置及方法。

现有技术

电容式触控技术是通过检测人体接触电子界面所产生的电容变化来判断使用者的操作，其应用范围包括触控面板、触控开关、薄膜开关等。因此，对电容式触控技术而言，准确地检测电容的变化是关键技术之一。

除了人体接触电子界面所产生的电容变化外，环境中的电磁干扰也可能使触控装置的电容产生不同程度的变化。举例来说，参照图1，在没有电磁干扰的情况下，设定触控装置中的电容经充电预定时间T之后，电压会从参考低电压V_ref-L上升至参考高电压V_ref-H。如果电磁干扰产生电荷增加的影响，如图1的长虚线所示，触控装置中的电容经充电预定时间T之后，电压为参考高电压V_ref-H加上电磁干扰所产生的电压差ΔV。反之，如果电磁干扰产生电荷减少的影响，如图1的短虚线所示，触控装置中的电容经充电预定时间T之后，电压则为参考高电压V_ref-H减去电磁干扰所产生的电压差ΔV。

如前所述，在没有人体接触的情况下，触控装置可能因电磁场或其它因素的干扰产生电压偏移而发生误响应。如图1所示，为了避免误响应的发生，现有的解决方法是设定上限电压V_UL和下限电压V_DL，当电容充电后的电压在上限电压V_UL和下限电压V_DL之间，即加以忽略而不处理。然而，上述解决方案仅是设定允许干扰的范围，并无法排除干扰的影响，并且实现上述解决方案的设计较为复杂。

综上所述，如何避免环境中的或电子装置本身的电磁等干扰，并且能够以简便的方法准确地检测出电容的变化，是目前极需努力的目标。

发明内容

针对上述问题，本发明目的之一为提供一种抗干扰的电容检测装置及方法，其是对两个相同电容值的电容同时进行充电和放电，并将分别测量的上述两个电容的测量值相加，以抵消电磁等干扰对上述两个电容的影响。

为了达到上述目的，本发明实施例的抗干扰的电容检测装置包括第一电容、第一充/放电电路、第二电容、第二充/放电电路以及检测电路。第二电容的电容值与第一电容的电容值相等。第一充/放电电路电性连接于第一电容，用来对第一电容进行充电/放电。第二充/放电电路电性连接于第二电容，用来对第二电容进行充电/放电，其中，在同一时间周期，第一电容与第二电容进行相反的充电/放电操作。检测电路则与第一电容以及第二电容电性连接，用来分别测量第一电容和第二电容以得到测量值，并累加该测量值。

为了达到上述目的，本发明另一实施例的抗干扰的电容检测方法包括：在同一时间周期，对第一电容和第二电容分别进行相反的充电/放电操作；分别测量第一电容和第二电容以得到测量值；以及累加第一电容和第二电容的测量值。

以下通过具体实施例结合附图详加说明，可以更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达到的功效。

附图说明

图1为显示干扰对电容检测的影响的示意图。

图2为本发明优选实施例的抗干扰的电容检测装置的方框图。

图3a和图3b为显示本发明优选实施例中的电容在充/放电过程的电势变化的示意图。

图4a和图4b为显示本发明另一优选实施例中的电容在充/放电过程的电势变化的示意图。

主要组件符号说明

1	抗干扰的电容检测装置
		11	第一充/放电电路
12	第二充/放电电路
		13	检测电路
C1	第一电容
		C2	第二电容
VDL	下限电压
		Vref-H	参考高电压
Vref-L	参考低电压
		VUL	上限电压
ΔT	时间差
		ΔV	电压差

具体实施方式

参照图2，本发明的优选实施例的抗干扰的电容检测装置1包括：第一电容C1、第一充/放电电路11、第二电容C2、第二充/放电电路12以及检测电路13。第一充/放电电路11与第一电容C1电性连接，其用来对第一电容C1进行充电以及放电。第二充/放电电路12与第二电容C2电性连接，其用来对第二电容C2进行充电以及放电。其中，第一电容C1与第二电容C2具有相同的电容值，并且第一电容C1与第二电容C2在同一时间周期，分别进行相反的充电/放电操作。举例来说，在一时间周期中，第一电容C1进行充电，而第二电容C2进行放电。进入下一个时间周期时，第一电容C1即进行放电，而第二电容C2则进行充电，如此反复循环。

承上所述，检测电路13与第一电容C1以及第二电容C2电性连接，用来分别测量第一电容C1和第二电容C2的变化以得到测量值。检测电路13累加测量值输出，以供后续控制器等电子组件应用。

参照图3a以及图3b，在实施例中，前述的测量值可为经一时间周期分别测量第一电容C1以及第二电容C2所得到的电压。假设在没有电磁等干扰的情况下，在时间周期T的充电过程中，第一电容C1从参考低电压V_ref-L上升至参考高电压V_ref-H，电势差为(V_ref-H-V_ref-L)，如图3a中的实线所示。反之，在同一时间周期T的放电，第二电容C2则从参考高电压V_ref-H下降至参考低电压V_ref-L，电势差也为(V_ref-H-V_ref-L)，如图3b中的实线所示。

在因为干扰而形成电荷增加的情况下，经时间周期T的充电，第一电容C1则从参考低电压V_ref-L上升至参考高电压V_ref-H加上电磁干扰所产生的电压差ΔV，电势差为(V_ref-H-V_ref-L+ΔV)，如图3a中的长虚线所示。在同一时间周期T的放电过程中，第二电容C2则从参考高电压V_ref-H下降至参考低电压V_ref-L加上电磁干扰所产生的电压差ΔV，电势差则为(V_ref-H-V_ref-L-ΔV)。因此，将第一电容C1与第二电容C2测得的测量值相加即可得到未受干扰的默认值，即电势差为2(V_ref-H-V_ref-L)。

同理，因为干扰而形成电荷减少的情况下，在时间周期T的充电过程中，第一电容C1则从参考低电压V_ref-L上升至参考高电压V_ref-H减去电磁干扰所产生的电压差ΔV，电势差为(V_ref-H-V_ref-L-ΔV)，如图3a中的短虚线所示。在同一时间周期T的放电过程中，第二电容C2则从参考高电压V_ref-H下降至参考低电压V_ref-L减去电磁干扰所产生的电压差ΔV，电势差则为(V_ref-H-V_ref-L+ΔV)。因此，将第一电容C1与第二电容C2测得的测量值相加仍得到未受干扰的默认值，即电势差为2(V_ref-H-V_ref-L)。

请参照图4a以及图4b，在另一实施例中，前述的测量值可测量第一电容C1和第二电容C2充电及放电至预定电压所需的时间。在没有电磁等干扰的情况下，第一电容C1从参考低电压V_ref-L充电使电压上升至参考高电压V_ref-H所需的时间为T，如图4a中的实线所示。反之，第二电容C2则从参考高电压V_ref-H放电使电压下降至参考低电压V_ref-L所需的时间也为T，如图4b中的实线所示。将第一电容C1的测量值与第二电容C2的测量值相加即得到2T。

在因为干扰而形成电荷增加的情况下，第一电容C1从参考低电压V_ref-L充电使电压上升至参考高电压V_ref-H所需的时间即缩短为(T-ΔT)，如图4a中的长虚线所示。反之，第二电容C2从参考高电压V_ref-H放电使电压下降至参考低电压V_ref-L所需的时间则增加为(T+ΔT)，如图4b中的长虚线所示。将第一电容C1的测量值与第二电容C2的测量值相加也得到2T。

在因为干扰而形成电荷减少的情况下，第一电容C1从参考低电压V_ref-L充电使电压上升至参考高电压V_ref-H所需的时间即增长为(T+ΔT)，如图4a中的短虚线所示。反之，第二电容C2从参考高电压V_ref-H放电使电压下降至参考低电压V_ref-L所需的时间即缩短为(T-ΔT)，如图4b中的短虚线所示。将第一电容C1的测量值与第二电容C2的测量值相加仍得到2T。

由前述可知，由于干扰同时影响第一电容C1和第二电容C2，因此，本发明的电容检测装置1可排除干扰所产生的影响，使测量值维持在一定值。在实施例中，本发明的电容检测装置1可应用于触控面板、触控开关、薄膜开关或以上的组合的触控电子装置。

本发明还公开了一种抗干扰的电容检测方法，其步骤包括：在同一时间周期内，对第一电容C1和第二电容C2分别进行相反的充电/放电操作；分别测量第一电容C1和第二电容C2以得到测量值；并且累加第一电容C1和第二电容C2的测量值，以供后续控制器等电子组件应用。优选地，重复上述步骤即可实时检测电容的变化。

综合上述，本发明的抗干扰的电容检测装置及方法，其是对两个相同电容值的电容同时进行充电以及放电。由于电磁等干扰同时影响上述两个电容，因此将分别测量自上述两个电容的测量值相加，即可抵消电磁等干扰对上述两个电容的影响。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但不能以此限定本发明，即凡是依据本发明所公开的精神所作的等效变化或修饰，仍应涵盖在本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种抗干扰的电容检测装置，包括：

一第一电容；

一第一充/放电电路，其电性连接于所述第一电容，用来对所述第一电容进行充电/放电；

一第二电容，其电容值与所述第一电容的电容值相等；

一第二充/放电电路，其电性连接于所述第二电容，用来对所述第二电容进行充电/放电，其中，在同一时间周期内，所述第一电容与所述第二电容进行相反的充电/放电操作；以及

一检测电路，其与所述第一电容和所述第二电容电性连接，用来分别测量所述第一电容和所述第二电容以得到测量值，并累加所述测量值。

2.如权利要求1所述的抗干扰的电容检测装置，其中所述测量值为经一时间周期测量所述第一电容和所述第二电容的电压。

3.如权利要求1所述的抗干扰的电容检测装置，其中所述测量值为测量所述第一电容和所述第二电容至预定电压所需的充/放电时间。

4.如权利要求1所述的抗干扰的电容检测装置，其应用于一触控面板、触控开关、薄膜开关或以上的组合。

5.一种抗干扰的电容检测方法，包括：

在同一时间周期内，对一第一电容和一第二电容分别进行相反的充电/放电操作；

分别测量所述第一电容和所述第二电容以得到测量值；并且

累加所述第一电容和所述第二电容的所述测量值。

6.如权利要求5所述的抗干扰的电容检测方法，还包括：

重复充电/放电步骤、测量步骤以及累加步骤。

7.如权利要求5所述的抗干扰的电容检测方法，其中所述测量值为经一预定时间测量所述第一电容和所述第二电容的电压。

8.如权利要求5所述的抗干扰的电容检测方法，其中所述测量值为测量所述第一电容和所述第二电容至预定电压所需的充/放电时间。

9.如权利要求5所述的抗干扰的电容检测方法，其应用于一触控面板、触控开关、薄膜开关或以上的组合。

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