电容式接触传感器
专利汇可以提供电容式接触传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种电容式 接触 传感器 ，该传感器包含一方波产生单元，用来产生一高频方波时钟脉冲；一面板感应单元，接收高频方波时钟脉冲后产生一面板 信号 ，当一物体接近面板感应单元时，面板信号的峰值产生变化；一峰值检测单元，接收面板信号后产生一模拟峰值信号；一模拟数字转换单元，接收模拟峰值信号后产生一数字峰值信号；以及一控制单元，接收数字峰值信号，并根据该数字峰值信号中的变化来辨别面板感应单元是否有被碰触，并产生 一检测信号。本 发明 将可变电容的变化量转换成直流 电压 的变化后，再由控制单元以模拟数字转换单元来读取，从而避免中央处理单元因读取电容变化而被占用的情形，且由于切换信号与模拟数字转换单元的 输入信号 可以搭配成数组架构，因此可利用较少的输出入埠数量来读取较多的面板状态。，下面是电容式接触传感器专利的具体信息内容。
1.一种电容式接触传感器，其特征在于，所述电容式接触传感器包含：
一方波产生单元，其用来产生一高频方波时钟脉冲；
一面板感应单元，其接收所述高频方波时钟脉冲，进而产生一面板信号，当一物体接近所述面板感应单元时，所述面板信号的峰值产生变化；
一峰值检测单元，其接收所述面板信号，进而产生一模拟峰值信号；
一模拟数字转换单元，其接收所述模拟峰值信号，进而产生一数字峰值信号；以及
一控制单元，其接收所述数字峰值信号，并根据该数字峰值信号中的变化来判断所述面板感应单元是否处于被碰触状态，进而产生一检测信号。
2.如权利要求1所述的电容式接触传感器，其特征在于，所述面板感应单元包含：
一电阻，该电阻的一第一端接收所述高频方波时钟脉冲；以及
一面板电容，该面板电容的一第一端连接于所述电阻的一第二端并产生所述面板信号，而所述面板电容的一第二端接地。
3.如权利要求1所述的电容式接触传感器，其特征在于，所述峰值检测单元包含：
一电阻，该电阻的一第一端接收所述面板信号并产生所述模拟峰值信号，所述电阻的一第二端接地；以及
一电容，其与所述电阻以并联方式连接。
4.如权利要求3所述的电容式接触传感器，其特征在于，所述峰值检测单元还包含：
一二极管，该二极管的P极连接于所述面板感应单元，而所述二极管的N极连接于所述电阻。
5.一种电容式接触传感器，其特征在于，所述电容式接触传感器包含：
一方波产生单元，其用来产生一高频方波时钟脉冲；
N个缓冲器，其分别由N个控制信号控制，且所述N个控制信号在同一时间只能有其中一个控制信号被使能，其中N为大于1的整数；
复数个面板感应单元，每一个面板感应单元分别接收所述高频方波时钟脉冲，进而产生一面板信号，当一物体接近所述面板感应单元时，所述面板信号的峰值产生变化，且所述面板感应单元构成N行M列的矩阵架构，所述每一行面板感应单元的输入端分别连接于所述N个缓冲器的其中之一缓冲器的输出端，其中M为大于1的整数；
M个峰值检测单元，其分别接收所述M列的面板感应单元的所述面板信号，并分别产生一模拟峰值信号；
M个模拟数字转换单元，其分别接收所述M个峰值检测单元的模拟峰值信号，并分别产生一数字峰值信号；以及
一控制单元，其依序接收所述M个模拟数字转换单元的数字峰值信号，并根据该每个数字峰值信号中的变化来判断所述复数个面板感应单元是否处于被碰触的状态，进而产生复数个检测信号；
其中，所述控制单元还产生所述N个控制信号。
6.如权利要求5所述的电容式接触传感器，其特征在于，所述面板感应单元包含：
一电阻，该电阻的一第一端接收所述高频方波时钟脉冲；以及
一面板电容，该面板电容的一第一端连接于所述电阻的一第二端，且所述面板电容的一第二端接地。
7.如权利要求6所述的电容式接触传感器，其特征在于，所述每个峰值检测单元更包含：
N个二极管，其中，该每一个二极管的P极分别连接于相对应的所述面板感应单元的输出端，且所述每一个二极管的N极互相连接；
一电阻，该电阻的一第一端连接于所述N个二极管的N极并产生所述模拟峰值信号，所述电阻的一第二端接地；以及
一电容，其与所述电阻以并联方式连接。
8.如权利要求7所述的电容式接触传感器，其特征在于，所述控制单元依序将N个控制信号使能，使高频方波时钟脉冲依序输入到对应的M个面板感应单元。
技术领域
本发明有关于电容式接触传感器，特别是有关于可节省中央处理单元的资源的电容式接触传感器。
背景技术
但是，由于面板13的杂散电容值Cx的变化量不大，上述现有电容式接触传感器的取样/计数(Sample/count)的速度要很快，才能够区别出面板13是否有被碰触，如此将占用中央处理单元较大的资源。而且，每一个单独的输出入埠14只能处理一组传感器，而当传感器的数量增加时，必须增加相对数量的输出入埠14。
发明内容
本发明的另一目的是提出一种数组架构的电容式接触传感器，利用较少的输出入埠达到检测较多面板。
为达成上述目的，本发明电容式接触传感器包含一方波产生单元，用来产生一高频方波时钟脉冲；一面板感应单元，接收高频方波时钟脉冲后产生一面板信号，当一物体接近所述面板感应单元时，所述面板信号的峰值产生变化；一峰值检测单元，接收面板信号后产生一模拟峰值信号；一模拟数字转换单元，接收模拟峰值信号后产生一数字峰值信号；以及一控制单元，接收数字峰值信号，并根据该数字峰值信号中的变化来辨别面板感应单元是否有被碰触，并产生一检测信号。
为达成上述目的，本发明电容式接触传感器包含一方波产生单元，用来产生一高频方波时钟脉冲；N个缓冲器，分别由N个控制信号控制，且N个控制信号在同一时间只能有一个控制信号被使能；复数个面板感应单元，每一个面板感应单元分别接收高频方波时钟脉冲，进而产生一面板信号，当一物体接近面板感应单元时，面板信号的峰值产生变化，且面板感应单元构成NxM的面板感应单元矩阵架构，每一行面板感应单元的输入端连接于N个缓冲器的其中一缓冲器的输出端；M个峰值检测单元，分别接收M列的面板感应单元的面板信号，并分别产生一模拟峰值信号；M个模拟数字转换单元，分别接收M个峰值检测单元的模拟峰值信号，并分别产生一数字峰值信号；以及一控制单元，依序接收M个数字峰值信号，并根据每个数字峰值信号中的变化来辨别复数个面板感应单元是否有被碰触，进而产生复数个检测信号。
将可变电容Cx的变化量转换成直流电压的变化，之后控制单元再以模拟数字转换单元来读取直流电压的变化，可以避免控制单元的中央处理单元因读取电容变化而被占用的情形。同时，由于切换信号与模拟数字转换单元的输入信号可以搭配成数组架构，因此可利用较少的输出入埠数量来读取较多的面板状态。
附图说明
图1为现有电容式接触传感器的架构图。
图2为使用计数方式来计算放电时间的波形示意图。
图3显示本发明电容式接触传感器的架构。
图4为单一电容式接触传感器的实施例。
图5为3x3数组架构实现9个面板的电容式接触传感器的实施例。
附图说明：
30 电容式接触传感器
31 方波产生单元
32 面板感应单元
33 峰值检测单元
34 模拟数字转换单元
具体实施方式
图3显示本发明电容式接触传感器的架构。如该图所示，本发明电容式接触传感器30包含一方波产生单元31、一面板感应单元32、一峰值检测单元33、以及一模拟数字转换单元34。方波产生单元31用来产生一高频方波时钟脉冲。面板感应单元32包含一电阻R与一面板的可变电容(寄生电容)Cx，因此面板感应单元32可视为一低通滤波器。可变电容Cx会随着是否有电容性物体接近与否而改变其电容值。因此，该高频方波时钟脉冲经过面板感应单元32后产生面板信号。该面板信号根据可变电容Cx不同的电容值，其峰值也会不同。所以，利用峰值检测单元33即可检测出可变电容Cx的峰值。最后，电容式接触传感器的控制单元(图未示)即可根据峰值的变化来区分面板是否有被碰触。由于峰值的变化缓慢，因此可以有效的降低控制单元的中央处理单元(CPU)的资源的使用量。将可变电容Cx的变化量转换成直流(DC)电压(或电流)的变化，之后再经由模拟数字转换单元ADC来读取直流电压的变化，可以避免控制单元(图未示)因读取电容变化而被占用的情形。
图4为单一电容式接触传感器的实施例。如该图所示，高频方波时钟脉冲可由一方波产生单元提供。高频方波时钟脉冲经过面板感应单元32后产生一面板信号。面板感应单元32由电阻R与面板的可变电容Cx所构成，可视为一低通滤波器。峰值检测单元33在此实施例是由电阻与电容并联电路所构成。当然，该峰值检测单元33还可串接一个二极管D。峰值检测单元33会保持住面板感应单元32的面板信号的峰值电压后产生模拟峰值信号。因此，电容式接触传感器40的控制单元(图未示)可利用模拟数字转换单元ADC周期地读取峰值检测单元33所产生的模拟峰值信号，并产生数字峰值信号。所以，电容式接触传感器40的控制单元只要比较该数字峰值信号是否超过一临界值即可得知面板是否有被碰触，并产生一检测信号。
由于本发明的电容式接触传感器占用控制单元的中央处理单元的资源已大为降低，因此可将面板感应单元设计成数组(Matrix)架构，进一步减少输出入埠的使用量。图5为NxM数组架构实现复数个面板的电容式接触传感器的实施例，其中该实施例的N与M均为3。如图5所示，该数组架构的电容式接触传感器50包含3(N)个缓冲器541～543、9(NxM)个面板感应单元511～519、3(M)个峰值检测单元531～533、3(M)个模拟数字转换单元ADC0～ADC2、以及控制单元。输出入端口IOA0～IOA2是由控制单元控制，以输出3个控制信号来分别控制缓冲器541～543的导通与否、而输出入埠IOB0～IOB2是输入模拟峰值信号。每个面板感应单元511～519包含一个电阻R、以及一个面板所产生的杂散电容Cx。每个峰值检测单元531～533是由电阻与电容并联电路所构成。当然，每个峰值检测单元531～533还可分别使用三个二极管D1～D9，藉以避免复数个面板感应单元之间的信号互相影响。N与M为大于1的整数。
该数组架构的电容式接触传感器50的动作是利用分时多任务的原理来实现。即，控制单元在每个时间点只会让其中一行的面板感应单元会接收到高频方波时钟脉冲。因此，每一个峰值检测单元只会接收到一个面板感应单元的输出信号，进而判断该行的面板感应单元中的面板是否有被碰触。以下详细说明该数组架构的电容式接触传感器50的动作流程。
首先，控制单元将输出入端口IOA0信号使能，使高频方波时钟脉冲输入到面板感应单元511～513。由于输出入埠IOA1与IOA2为禁能信号，所以面板感应单元514～519并没有高频方波时钟脉冲输入，因此峰值检测单元531～533只接收到面板感应单元511～513的输出信号。同时，电容式接触传感器50的控制单元(图未示)依序取样模拟数字转换单元ADC0～ADC2的数字峰值信号，来判别面板感应单元511～513是否有被碰触。
接着，控制单元将输出入端口IOA1信号使能，使高频方波时钟脉冲输入到面板感应单元514～516。由于输出入埠IOA0与IOA2为禁能信号，所以面板感应单元511～513、517～519并没有高频方波时钟脉冲输入，因此峰值检测单元531～533只接收到面板感应单元514～516的输出信号。同时，电容式接触传感器50的控制单元依序取样模拟数字转换单元ADC0～ADC2的数字峰值信号，来判别面板感应单元514～516是否有被碰触。
最后，控制单元将输出入端口IOA2信号使能，使高频方波时钟脉冲输入到面板感应单元517～519。由于输出入埠IOA0与IOA1为禁能信号，所以面板感应单元511～516并没有高频方波时钟脉冲输入，因此峰值检测单元531～533只接收到面板感应单元517～519的输出信号。同时，电容式接触传感器50的控制单元(图未示)依序取样模拟数字转换单元ADC0～ADC2的数字峰值信号，来判别面板感应单元517～519是否有被碰触。
本发明电容式接触传感器不需利用中央处理单元计算放电时间，只需周期读取可变电容Cx的峰值即可判断传感器是否处于被碰触状态。因此，本发明电容式接触传感器可以节省中央处理单元的资源。再者，由于本发明电容式接触传感器可将面板感应单元设计成数组(Matrix)架构，进一步减少输出入埠的使用量。
以上虽以实施例说明本发明电容式接触传感器，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。
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