加速度传感器、电容检测电路、加速度处理电路及方法技术

一种加速度传感器、电容检测电路及方法、加速度处理电路及方法。加速度传感器包括：底座；固定于所述底座之上的固定电极；相对于所述固定电极可移动的质量块；以及固定于所述质量块之上的导电电极，其中，所述导电电极的正投影与所述固定电极的正投影的重叠面积可变，所述导电电极和所述固定电极被配置为形成电容器。

Acceleration Sensor, Capacitance Detection Circuit, Acceleration Processing Circuit and Method

【技术实现步骤摘要】
加速度传感器、电容检测电路、加速度处理电路及方法
本公开的实施例涉及一种加速度传感器、电容检测电路及方法、加速度处理电路及方法。
技术介绍
加速度传感器具有体积小、质量轻且方便灵活等特点，因此在飞行器控制、汽车安全等领域有着广泛的用途。加速度传感器的类型有压阻式、压电式、谐振式、隧道电流式和电容式。电容式微加速度传感器具有结构简单、输出稳定、温度漂移小且易于测试集成等优点，有利于大规模生产。
技术实现思路
本公开的至少一个实施例提供一种加速度传感器，包括：底座；固定于所述底座之上的固定电极；相对于所述固定电极可移动的质量块；以及固定于所述质量块之上的导电电极；其中，所述导电电极的正投影与所述固定电极的正投影的重叠面积可变，所述导电电极和所述固定电极被配置为形成电容器。例如，在一些实施例中，所述加速度传感器，还包括位于所述导电电极和所述固定电极之间的电介质层。例如，在一些实施例中，所述加速度传感器，还包括底座上的悬臂梁，所述质量块连接在所述悬臂梁上。例如，在一些实施例中，所述悬臂梁的一端与所述底座连接，另一端与所述质量块连接。例如，在一些实施例中，所述悬臂梁包括弹簧。例如，在一些实施例中，所述电容器的电容值与所述加速度传感器的加速度为线性关系。本公开的至少一个实施例还提供一种电容检测电路，用于监测所述加速度传感器的电容器的电容值，包括：第一电容器和检测子电路，其中，所述第一电容器的两端分别与所述加速度传感器的固定电极和导电电极电气相连；以及所述检测子电路被配置为将所述第一电容器的电容值转换为检测信号，并输出所述检测信号。例如，在一些实施例中，所述检测子电路包括：第一开关、第二开关、第三开关、第二电容器、电阻、生成子电路以及存储子电路；其中，所述第一电容器被配置为：当所述第一开关导通时进行充电；以及当所述第一开关截止、所述第二开关和所述第三开关均导通时，进行放电并对所述第二电容器进行充电；所述生成子电路被配置为根据所述第二电容器的电压和参考电压，生成所述检测信号，其中，当所述第二电容器的电压低于所述参考电压时，生成的所述检测信号处于第一电平，当所述第二电容器的电压不低于所述参考电压时，生成的所述检测信号处于第二电平；所述第二电容器被配置为在所述检测信号处于所述第二电平时，通过所述电阻进行放电；以及所述存储子电路被配置为缓存并输出所述检测信号。例如，在一些实施中，所述检测子电路还包括：第一反相器，被配置为将时钟信号端输入的时钟信号反相并输出至所述第一开关的控制极；以及第二反相器，被配置将所述检测信号反相并输出至所述第三开关的控制极，使得当所述检测信号处于所述第一电平时，所述第三开关导通。例如，在一些实施中，所述检测子电路还包括：第四开关，被配置为在所述检测信号处于所述第二电平时导通，使得所述第二电容器通过所述电阻放电。例如，在一些实施中，所述第一反相器的输入端与时钟信号端连接，所述第一反相器的输出端与所述第一开关的控制极连接；所述第二反相器的输入端与所述生成子电路的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述第三开关的控制极连接；所述第一开关的第一极与第一电源端连接以接收输入的第一电压，第二极与所述第一电容器的第一端连接；所述第一电容器的第二端接地；所述第二开关的控制极与所述时钟信号端连接以接收所述时钟信号，第一极与所述第一电容器的第一端连接，第二极与所述第二电容器的第一端连接；所述第三开关的第一极与所述第二电容器的第二端连接，第二极与所述第一电容器的第二端连接；以及所述第四开关的控制极与所述生成子电路的输出端连接，第一极与所述电阻的第一端连接，第二极与所述第二电容器的第二端连接。例如，在一些实施中，所述生成子电路包括比较器；所述比较器的正相输入端分别与所述第二电容器的第一端和所述电阻的第二端连接，反相输入端与参考电压端连接以接收所述参考电压，输出端与所述第二反相器的输入端连接。例如，在一些实施中，所述存储子电路包括锁存器，所述锁存器的输入端与所述生成子电路的输出端连接。例如，在一些实施中，所述检测信号包括方波信号，所述方波信号的脉冲个数与所述加速度传感器的加速度为线性关系。本公开的至少一个实施例还提供一种用于所述的电容检测电路的电容检测方法，包括：对所述第一电容器进行充电；重复充放电操作直至所述第一电容器的电荷释放完毕，其中，所述充放电操作包括：通过对所述第一电容器进行放电，实现对所述第二电容器进行充电；以及对所述第二电容器进行放电；根据所述第二电容器的电压和参考电压，生成所述检测信号，其中，当所述第二电容器的电压低于所述参考电压时，生成的所述检测信号处于第一电平，当所述第二电容器的电压不低于所述参考电压时，生成的所述检测信号处于第二电平；以及缓存并输出所述检测信号。本公开的至少一个实施例还提供一种加速度处理电路，包括所述的电容检测电路、加速度计算子电路和处理子电路，其中，所述电容检测电路被配置为输出所述检测信号至所述加速度计算子电路；所述加速度计算子电路被配置为根据所述检测信号，计算加速度的关联参数值；以及所述处理子电路被配置为根据所述加速度的关联参数值，执行相应的安全保护措施。例如，在一些实施中，所述关联参数值与所述加速度传感器的加速度为线性关系。例如，在一些实施例中，所述检测信号包括方波信号，所述关联参数值包括所述方波信号的脉冲个数。例如，在一些实施中，所述处理子电路被配置为当所述方波信号的脉冲个数小于设定阈值时，执行所述安全保护措施。例如，在一些实施例中，所述安全保护措施包括：打开安全气囊、拨打报警电话、发出提示信息或者生成警示信号。本公开的至少一个实施例还提供一种用于所述的加速度处理电路的加速度处理方法，包括：监测所述加速度传感器中的电容器并将监测结果转换为检测信号；根据所述检测信号，计算加速度的关联参数值；以及根据所述加速度的关联参数值，执行相应的安全保护措施。例如，在一些实施中，所述检测信号为方波信号；所述根据所述检测信号，计算加速度的关联参数值，包括：在预定时间段内，统计所述方波信号的脉冲个数；以及所述根据所述加速度的关联参数值，执行相应的安全保护措施，包括：判断所述脉冲个数是否小于设定阈值；以及当所述脉冲个数小于所述设定阈值时，执行所述安全保护措施。本公开的至少一个实施例还提供一种存储介质，在其上存储有计算机指令，其中，所述计算机指令被处理器运行时执行上述加速度处理方法中的一个或多个步骤。本公开的至少一个实施例还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器，所述处理器被配置为运行计算机指令以执行上述加速度处理方法中的一个或多个步骤。本公开的实施例通过加速度传感器来将感知的加速度转化为电容器的电容值，且采用本公开实施例的加速度传感器转化得到的电容器的电容值与感知的加速度之间满足线性关系，因此便于数据计算、处理和监测。本公开实施例还通过电容检测电路来将加速度传感器感知的电容器的电容值进一步转化为便于检测和统计的检测信号(例如，方波信号)，从而可以迅速且灵敏的监测到电容器的电容值。本公开实施例的加速度处理电路还可以根据电容检测电路所输出的检测信号来控制汽车等交通运输工具执行安全措施，进而实现对驾驶员和乘客的人身进行保护。附图说明为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度传感器，包括：底座；固定于所述底座之上的固定电极；相对于所述固定电极可移动的质量块；以及固定于所述质量块之上的导电电极；其中，所述导电电极的正投影与所述固定电极的正投影的重叠面积可变，所述导电电极和所述固定电极被配置为形成电容器。

【技术特征摘要】
1.一种加速度传感器，包括：底座；固定于所述底座之上的固定电极；相对于所述固定电极可移动的质量块；以及固定于所述质量块之上的导电电极；其中，所述导电电极的正投影与所述固定电极的正投影的重叠面积可变，所述导电电极和所述固定电极被配置为形成电容器。2.如权利要求1所述的加速度传感器，还包括位于所述导电电极和所述固定电极之间的电介质层。3.如权利要求1所述的加速度传感器，还包括底座上的悬臂梁，所述质量块连接在所述悬臂梁上。4.如权利要求3所述的加速度传感器，其中，所述悬臂梁的一端与所述底座连接，另一端与所述质量块连接。5.如权利要求4所述的加速度传感器，其中，所述悬臂梁包括弹簧。6.如权利要求1所述的加速度传感器，其中，所述电容器的电容值与所述加速度传感器测得的加速度为线性关系。7.一种电容检测电路，用于监测如权利要求1-6任一项所述加速度传感器的电容器的电容值，包括：第一电容器和检测子电路，其中，所述第一电容器的两端分别与所述加速度传感器的固定电极和导电电极电气相连；以及所述检测子电路被配置为将所述第一电容器的电容值转换为检测信号，并输出所述检测信号。8.如权利要求7所述的电容检测电路，其中，所述检测子电路包括：第一开关、第二开关、第三开关、第二电容器、电阻、生成子电路以及存储子电路；其中，所述第一电容器被配置为：当所述第一开关导通时进行充电；以及当所述第一开关截止、所述第二开关和所述第三开关均导通时，进行放电并对所述第二电容器进行充电；所述生成子电路被配置为根据所述第二电容器的电压和参考电压，生成所述检测信号，其中，当所述第二电容器的电压低于所述参考电压时，生成的所述检测信号处于第一电平，当所述第二电容器的电压不低于所述参考电压时，生成的所述检测信号处于第二电平；所述第二电容器被配置为在所述检测信号处于所述第二电平时，通过所述电阻进行放电；以及所述存储子电路被配置为缓存并输出所述检测信号。9.如权利要求8所述的电容检测电路，其中，所述检测子电路还包括：第一反相器，被配置为将时钟信号端输入的时钟信号反相并输出至所述第一开关的控制极；以及第二反相器，被配置为将所述检测信号反相并输出至所述第三开关的控制极，使得当所述检测信号处于所述第一电平时，所述第三开关导通。10.如权利要求9所述的电容检测电路，其中，所述检测子电路还包括：第四开关，被配置为在所述检测信号处于所述第二电平时导通，使得所述第二电容器通过所述电阻放电。11.如权利要求10所述的电容检测电路，其中，所述第一反相器的输入端与时钟信号端连接，所述第一反相器的输出端与所述第一开关的控制极连接；所述第二反相器的输入端与所述生成子电路的输出端连接，所述第二反相器的输出端与所述第三开关的控制极连接；所述第一开关的第一极与第一电源端连接以接收输入的第一电压，第二极与所述第一电容器的第一端连接；所述第一电容器的第二端接地；所述第二开关的控制极与所述时钟信号端连接以接收所述时钟信号，第一极与所述第一电容器的第一端连接，第二极与所述第二电容器的第一端连接；所述第三开关的第一极与所述第二电容器的第二端连接，第二极与所述第一电容器的第二端连接；以及所述第四开关的控制极与所述生成子电路的输出端连接，第一极与所述电阻的第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘友会，张娜，李朋，韩乐乐，祝政委，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，合肥京东方光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11