对水不敏感的电容式传感器开关制造技术

一种传感器开关包括第一传感器电极和至少部分地围绕所述第一传感器电极的第二传感器电极。评估和控制电路被配置为如果第一传感器电极衰减信号指示高衰减、第二传感器电极衰减信号指示低衰减并且从所述第一电极到第二电极的交叉耦合信号指示低交叉耦合，生成开关输出信号。输出信号。输出信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对水不敏感的电容式传感器开关


[0001]本专利技术涉及一种可以用来检测物体或身体部分比如手与感测表面的接近(proximity)的电容式传感器开关，以及其感测和评估电路。

技术介绍

[0002]在US 8,823,393 B2中公开了一种用于炉灶面的触敏开关。在此，AC信号被耦合到传感器板内。评估电路测量该信号的幅度。如果人手或另一导电的物体紧密接近该传感器板放置，则电容性电流在该传感器板与该手之间流动，因此减小该AC信号的幅度。该评估电路可以包括阈值检测器和窗口比较器，以检测幅度的一定改变并且在输出处发出控制信号。缺点是传感器表面上的导电液体——例如水——可能具有相同的效果。因此，这样的液体可能导致开关的误触发。
[0003]在DE 10 2013 013 203A1中，公开了一种具有环绕内电极的外电极的电容式传感器。两个电极都接收来自信号源的单独的信号。检测信号源自内电极[0028]。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是提供一种提供对通过导电液体的误触发的高抗扰性的电容式接近传感器。
[0005]在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及本专利技术的进一步改进。
[0006]在一实施方案中，可以检测物体或身体部分比如手与传感器电极的接近的电容式传感器开关包括在一平面中的第一传感器电极和第二传感器电极。该传感器开关还包括电容性地耦合到所述第一传感器电极的第一信号发生器和电容性地耦合到所述第二传感器电极的第二信号发生器。在一替代实施方案中，可能仅存在一个信号发生器用于递送第一信号发生器信号和第二信号发生器信号。在一实施方案中，两个信号可以是相同的。所述信号发生器的电容耦合在每个信号发生器与相关联的传感器电极之间提供比较高的耦合阻抗，使得接近传感器电极的物体导致所述传感器电极处的信号的衰减。同时接近所述第一传感器电极和所述第二传感器电极的物体除了衰减之外还可以在所述第一传感器电极与所述第二传感器电极之间产生信号的交叉耦合。
[0007]所述传感器开关还包括耦合到所述第一传感器电极的第一传感器电路和耦合到所述第二传感器电极的第二传感器电路。所述传感器开关还包括连接到所述第一传感器电路和所述第二传感器电路的评估和控制电路。所述评估和控制电路被配置为从传感器电路接收信号并且得到指示所述第一传感器电极处的信号衰减的第一传感器电极衰减信号以及指示所述第二传感器电极处的信号衰减的第二传感器电极衰减信号。根据一实施方案，所述评估和控制电路还被配置为如果所述第一传感器电极衰减信号示出比所述第二传感器电极衰减信号更高的衰减，生成开关输出信号。
[0008]所述评估和控制电路可以被配置为如果所述第二电极到接地衰减信号指示高衰
减，生成水指示信号。如果衰减的水平在预定的高阈值以上，可以指示高衰减。代替接地或除了接地之外，可以集成到所述传感器开关内的参考电极可以用作参考。
[0009]在另一实施方案中，所述评估和控制电路还被配置为得到交叉耦合信号，所述交叉耦合信号指示所述第一传感器电极与所述第二传感器电极之间的信号传输，或所述第二传感器电极与所述第一传感器电极之间的信号传输。此交叉耦合信号可以指示某个共同的物体比如导电液体或手指触碰所述第一传感器电极和所述第二传感器电极。仅当有共同的物体时，传输为高。在此，如果在所述第一传感器电极和所述第二传感器电极之间存在高导电率，传输信号指示高信号电平。如果信号的电平在预定的高阈值以上，可以指示这样的高电平。在一实施方案中，先前提到的信号可以是如果存在高衰减则提供高电平的衰减信号，所述高衰减由于所述第一传感器电极处或所述第二传感器电极处的低信号而形成。
[0010]在一实施方案中，所述第一传感器电极和第二传感器电极被耦合以交替地接收来自一个信号发生器的信号。这可以防止交叉耦合并且提高测量精确度。
[0011]在一实施方案中，所述信号发生器可以被交替地开启和关掉，和/或所述信号发生器可以使用在所述传感器电路和/或所述评估和控制电路中可以被区分的不同的信号。因此，可以同时进行多个测量。不同的信号可以包括不同的频率、不同的调制或不同的编码。
[0012]虽然可以用相同的信号进行在每个电极处的简单的衰减测量，但是这样的测量可能因电极之间的交叉耦合而受损害。因此，可以用不同的信号或一个信号关掉而另一个信号开启来进行对各个衰减的更好测量。交叉耦合测量可能需要这样的不同的信号或一个信号关掉而另一个信号开启。
[0013]在另一实施方案中，所述评估和控制电路被配置为如果所述第一传感器电极衰减信号指示高衰减并且所述第二传感器电极衰减信号指示低衰减，生成所述开关输出信号。这与所述交叉耦合信号无关。如果所述第一传感器电极衰减信号指示高衰减并且所述第二传感器电极衰减信号也指示高衰减、但是所述交叉耦合信号指示低交叉耦合，也可以生成开关输出信号。
[0014]在一实施方案中，所述评估和控制电路被配置为如果满足以下条件中的至少一个，生成水指示信号：
[0015]‑
所述第一传感器电极衰减信号指示低衰减、所述第二传感器电极衰减信号指示高衰减、并且所述交叉耦合信号指示低交叉耦合。
[0016]‑
所述第一传感器电极衰减信号指示低衰减、所述第二传感器电极衰减信号指示低衰减、并且所述交叉耦合信号指示高交叉耦合。
[0017]‑
所述第一传感器电极衰减信号指示高衰减、所述第二传感器电极衰减信号指示高衰减、并且所述交叉耦合信号指示高交叉耦合。
[0018]在另一实施方案中，取决于开关的所需的可靠性，如果水在开关上，可以生成开关输出信号，或如果满足以下条件中的一个以及所述第一传感器电极衰减信号指示高衰减，可以生成错误信号以指示不清楚的开关系统状态：
[0019]‑
所述第二传感器电极衰减信号指示低衰减、并且所述交叉耦合信号指示高交叉耦合，或
[0020]‑
所述第二传感器电极衰减信号指示高衰减、并且所述交叉耦合信号指示低交叉耦合。
[0021]在又一实施方案中，所述第二传感器电极围绕所述第一传感器电极的圆周的至少50％，优选地至少70％。
[0022]在另一实施方案中，所述第二传感器电极完全围绕所述第一传感器电极。
[0023]在又一实施方案中，所述评估电路具有动态阈值，以检测到至少一个传感器电极的增加的电气负载。
[0024]在一实施方案中，AC或RF信号可以在数kHz到5MHz的频率范围内。该信号可以具有矩形或正弦曲线形状，并且优选地，它是扩展频谱信号。这样的扩展频谱信号可以是提供伪噪声序列的顺序信号。对于不同的电极，可以使用不同的噪声序列。这避免了相邻电极之间的任何干扰。
[0025]在又一实施方案中，所述传感器电路可以完全地或至少部分地在微控制器中实施。这提供了更低的成本和更高的灵活性。
[0026]在本文所描述的实施方案中，比如高或低衰减或者高或低交叉耦合的术语与传感器开关的正常空闲状态有关。在没有水并且没本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.传感器开关(100)，包括在公共平面中的第一传感器电极(210)和至少部分地围绕所述第一传感器电极的第二传感器电极(220)，所述传感器开关(100)还包括：
‑
第一信号发生器(261)，其电容性地耦合到所述第一传感器电极(210)，
‑
所述第一信号发生器(261)或第二信号发生器(271)，其电容性地耦合到所述第二传感器电极(220)
‑
第一传感器电路(262)，其耦合到所述第一传感器电极(210)，
‑
第二传感器电路(272)，其耦合到所述第二传感器电极(220)，
‑
评估和控制电路(250)，其连接到所述第一传感器电路(262)和所述第二传感器电路(272)，所述评估和控制电路(250)被配置为从所述第一传感器电路和第二传感器电路接收信号，其中所述评估和控制电路(250)被配置为得到
‑
第一传感器电极衰减信号(420，460)，其指示所述第一传感器电极处的信号衰减，
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第二传感器电极衰减信号(430，470)，其指示所述第二传感器电极处的信号衰减，并且所述评估和控制电路(250)被配置为如果所述第一传感器电极衰减信号(420，460)指示比所述第二传感器电极衰减信号(430，470)更高的衰减，生成开关输出信号。2.传感器开关(100)，包括在公共平面中的第一传感器电极(210)和至少部分地围绕所述第一传感器电极的第二传感器电极(220)，所述传感器开关(100)还包括：
‑
第一信号发生器(261)，其电容性地耦合到所述第一传感器电极(210)，
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第二信号发生器(271)，其电容性地耦合到所述第二传感器电极(220)
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第一传感器电路(262)，其耦合到所述第一传感器电极(210)，
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第二传感器电路(272)，其耦合到所述第二传感器电极(220)，
‑
评估和控制电路(250)，其连接到所述第一传感器电路(262)和所述第二传感器电路(272)，所述评估和控制电路(250)被配置为从所述第一传感器电路和第二传感器电路接收信号，其中所述评估和控制电路(250)被配置为得到
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第一传感器电极衰减信号(420，460)，其指示所述第一传感器电极处的信号衰减，
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第二传感器电极衰减信号(430，470)，其指示所述第二传感器电极处的信号衰减，
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交叉耦合信号(440，480)，其指示所述第一传感器电极(210)与所述第二传感器电极(220)之间的信号传输，或所述第二传感器电极(220)与所述第一传感器电极(210)之间的信号传输，并且所述评估和控制电路(250)被配置为如果所述第一传感器电极衰减信号(420，460)指示高衰减、所述第二传感器电极衰减信号(430，470)指示低衰减并且所述交叉耦合信号(440，480)指示低交叉耦合，生成开关输出信号。3.根据权利要求1所述的传感器开关(100)，其特征在于，所述评估和控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：凯普隆电子有限公司，
类型：发明
国别省市：