【技术实现步骤摘要】
分布式电容传感器系统
[0001]本申请涉及分布式电容传感器系统，特别地涉及由位于不同位置的包括CDC(Capacitor Digital Converter，电容数字转换器)的节点互连形成的分布式电容传感器系统。
技术介绍
[0002]基于电容的传感器被广泛应用。类似于ADC(模拟数字转换器，Analog Digital Converter)，CDC(电容数字转换器)测量电容值并转换为数字量输出。图1展示了利用CDC测量电容的电容测量单元的示意图。
[0003]CDC包括激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)。可选地，CDC还包括自电容信号线端口(SCA)、主动屏蔽信号线端口(SHD)和/或同步时钟端口(CLK)。EXC代表激励源，例如方波信号源。
[0004]在一种工作模式中，被测量的电容(Cm)的两个极板分别与激励信号线端口(AEC)与互电容输入信号线端口(ACC)相连，构成互电容测量回路。激励源EXC连接到激励信号线端口(AEC)，CDC通过其激励信号线端口(AEC)向电容(Cm)的极板施加激励信号，并通过其互电容输入信号线端口(ACC)采集从电容(Cm)的极板获取的对激励信号的响应，并根据响应测量电容(Cm)的电容值。由于电容(Cm)的两个极板都同CDC相连，将电容(Cm)称为互电容。
[0005]在又一种工作模式，被测量电容(Cs)的一个极板同自电容信号线端口(SCA)相连，大地作为被测量电容(Cs)的另一个极板，通过CDC的接地端(AGND)构成自电容测量回路。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.分布式电容传感器系统，包括互连的多个节点；所述多个节点的每个节点包括：一个或多个模拟信号端口；所述多个节点的至少一个还包括电容数字转换器(CDC)；所述多个节点的至少一个还包括一个或多个电容极板；节点的模拟信号端口用于耦合其他节点的模拟信号端口；所述多个节点的第一节点包括电容数字转换器(CDC)与一个或多个电容极板；所述第一节点的电容数字转换器向第一节点的一个或多个电容极板施加第一激励信号，以及从第一节点的一个或多个第一模拟信号端口获取对所述第一激励信号的第一响应，以及所述第一节点的电容数字转换器根据所述第一激励信号与所述第一响应测量根据所述第一激励信号生成所述第一响应的互电容；其中所述第一响应来自不同于所述第一节点的一个或多个第二节点的一个或多个电容极板。2.根据权利要求1所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点的至少一个节点还包括一个或多个电容端口，节点的电容端口用于耦合其所属节点的电容极板；节点的模拟信号端口用于耦合其他节点的模拟信号端口或其所属节点的电容极板。3.根据权利要求1或2所述的分布式电容传感器系统，其中第一节点的电容数字转换器向第一节点的一个或多个电容端口和/或一个或多个第二模拟信号端口施加第一激励信号。4.根据权利要求1
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3之一所述的分布式电容传感器系统，其中第一节点的一个或多个第一模拟信号端口分别耦合不同于所述第一节点的第二节点。5.根据权利要求1
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4之一所述的分布式电容传感器系统，其中其中所述第一响应来自所述一个或多个第二节点的一个或多个电容极板，以及还来自所述第一节点的一个或多个电容极板。6.根据权利要求1
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5之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述第一节点还包括一个或多个第三模拟信号端口；所述第一节点的电容数字转换器还通过第一节点的一个或多个第三模拟信号端口向不同于所述第一节点的一个或多个第三节点的一个或多个电容极板施加第一激励信号。7.根据权利要求1
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6之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点的至少一个节点还包括互连网络；通过设置互连网络将其所属节点的一个或多个第一模拟信号端口耦合到其所属节点的一个或多个第二模拟信号端口。8.根据权利要求7所述的分布式电容传感器系统，其中通过设置互连网络将其所属节点的一个或多个第一模拟信号端口耦合到其所属节点的一个或多个电容端口；和/或通过设置互连网络将互连网络所属节点的电容数字转换器耦合到其所属节点的一个或多个模拟信号端口和/或一个或多个电容端口。9.根据权利要求7或8所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点的一个或多个节点还包括数字路由器，节点的数字路由器同其所属节点的互连网络耦合，根据数字路由器接收的数据包控制其所属节点的互连网络的一个或多个开关的断开或闭合，或者根据数
字路由器接收的数据包设置用于指示其所属节点的互连网络的一个或多个开关的断开或闭合的配置信息。10.根据权利要求9所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点的每个节点还包括网络端口和/或点对点端口；所述多个节点的两个节点的数字路由器通过网络端口或点对点端口耦合，所述两个节点的一个节点的数字路由器向所述两个节点的另一个节点的数字路由器提供数据包，数据包提供了用于控制互连网络的一个或多个开关的断开或闭合的数据或用于指示互连网络的一个或多个开关的断开或闭合的配置信息。11.根据权利要求1
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10之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点包括第二节点；第一节点的第一模拟信号端口与第二节点的第一模拟信号端口耦合；所述第一节点的电容数字转换器向第一节点的一个或多个电容极板施加第二激励信号，以及从第一节点的第一模拟信号端口获取对所述第二激励信号的第二响应；所述第一节点的电容数字转换器根据所述第二激励信号与所述第二响应计算由所述第一节点的一个或多个电容极板同所述第二节点的一个或多个电容极板构成的互电容。12.根据权利要求11所述的分布式电容传感器系统，其中第二节点的一个或多个第二模拟信号端口和/或一个或多个电容端口耦合第二节点的一个或多个电容极板，以从第二节点的一个或多个电容极板获取所述第二响应。13.根据权利要求11或12所述的分布式电容传感器系统，其中第二节点包括互连网络，第二节点的互连网络被设置为将第二节点的第一模拟信号端口耦合到第二节点的一个或多个第二模拟信号端口和/或一个或多个电容端口。14.根据权利要求1
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13之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点包括第三节点、中间节点与第四节点；第三节点的第一模拟信号端口与中间节点的第一模拟信号端口耦合；中间节点的第二模拟信号端口与第四节点的第一模拟信号端口耦合；所述第三节点的电容数字转换器向第三节点的电容极板施加第三激励信号，以及从第三节点的第一模拟信号端口获取对所述第三激励信号的第三响应；所述第三节点的电容数字转换器根据所述第三激励信号与所述第三响应计算由所述第三节点的一个或多个电容极板同所述第四节点的一个或多个电容极板构成的互电容。15.根据权利要求1
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14之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点包括第三节点、多个中间节点与第五节点；第三节点的第一模拟信号端口与所述多个中间节点的第一中间节点的第一模拟信号端口耦合；所述多个中间节点的最后中间节点的第二模拟信号端口与第五节点的第一模拟信号端口耦合；第一中间节点的第二模拟信号端口与最后中间节点的第一模拟信号端口耦合；所述第三节点的电容数字转换器向第三节点的电容极板施加第三激励信号，以及从第三节点的第一模拟信号端口获取对所述第三激励信号的第三响应；所述第三节点的电容数字转换器根据所述第三激励信号与所述第三响应计算由所述
第三节点的电容极板同所述第五节点的电容极板构成的互电容；第五节点的第一模拟信号端口耦合第五节点的一个或多个电容极板，以从第五节点的所述一个或多个电容极板获取第三响应。16.根据权利要求15所述的分布式电容传感器系统，其中第一中间节点的第二模拟信号端口与最后中间节点的第一模拟信号端口通过所述多个中间节点的除所述第一中间节点与所述第二中间节点外的一个或多个其他中间节点耦合。17.根据权利要求16所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个中间节点的每个的第一模拟信号端口与第二模拟信号端口耦合，以将第一中间节点的第二模拟信号端口与最后中间节点的第一模拟信号端口耦合。18.根据权利要求15
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17之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述第三节点、所述多个中间节点与所述第五节点各自的数字路由器接收配置节点向其发送的数据包；根据接收的数据包控制数字路由器所属节点的互连网络的一个或多个开关的断开或闭合以将第三节点的电容数字转换器耦合到第三节点与第五节点的一个或多个电容极板；其中所述配置节点是所述多个节点的任何一个节点。19.根据权利要求1
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18之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点包括多个第二节点；第一节点的多个第一模拟信号端口与多个第二节点的第一模拟信号端口耦合；所述第一节点的电容数字转换器向第一节点的一个或多个电容极板施加第四激励信号，以及从第一节点的多个第一模拟信号端口获取对所述第四激励信号的第四响应；所述第一节点的电容数字转换器根据所述第四激励信号与所述第四响应计算互电容。20.根据权利要求1
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18之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点包一个或多个第六节点；第一节点的第一模拟信号端口与第二节点的第一模拟信号端口耦合；所述第二节点的一个或多个第二模拟信号端口分别同一个或多个第六节点的第一模拟信号端口耦合；所述第一节点的电容数字转换器向第一节点的一个或多个电容极板施加第五激励信号，以及从第一节点的第一模拟信号端口获取对所述第五激励信号的第五响应；所述第一节点的电容数字转换器根据所述第五激励信号与所述第五响应计算由所述第一节点的一个或多个电容极板同所述一个或多个第六节点的电容极板构成的互电容。21.根据权利要求1
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20之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述第一激励信号被提供给所述多个节点的一个或多个节点各自所耦合的一个或多个第一电容极板；所述第一响应来自所述多个节点的一个或多个节点各自所耦合的一个或多个第二电容极板。22.根据权利要求21所述的分布式电容传感器系统，其中所述第一电容极板不同于所述第二电容极板。23.根据权利要求20或21所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点的一个或多个节点各自的互连网络被设置，以使得所述第一激励信号被提供给所述多个节点的一个或多个节点各自所耦合的一个或多个第一电容极板，以及所述
第一响应来自所述多个节点的一个或多个节点各自所耦合的一个或多个第二电容极板。24.根据权利要求23所述的分布式电容传感器系统，其中所述多个节点的一个或多个节点各自的数字路由器接收数据包，根据数字路由器所接收的数据包设置数字路由器所属节点的互连网络，以使得所述第一激励信号被提供给所述多个节点的一个或多个节点各自所耦合的一个或多个第一电容极板，以及所述第一响应来自所述多个节点的一个或多个节点各自所耦合的一个或多个第二电容极板。25.根据权利要求21
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24之一所述的分布式电容传感器系统，其中所述第一节点的电容数字转换器(CDC)产生所述第一激励信号以及接收所述第一响应。26.根据权利要求1
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25之一所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙滕谌，张大华，孟凡，石万文，
申请(专利权)人：北京他山科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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