高灵敏度电容传感器电路制造技术

本发明专利技术涉及实现利用充放电的多个检测部来提高灵敏度的高灵敏度电容传感器电路。本发明专利技术的电容传感器电路包括：振荡部，生成控制时钟；第一充放电部，与传感器部端子连接，按照控制时钟充放电的同时生成感应信号；第二充放电部，与第一充放电部并联连接，按照控制时钟充放电的同时生成基准信号；及检测部，比较第一充放电部的感应信号和第二充放电部的基准信号，检测传感器部端子侧的电容容量变化。第一充放电部包括：第一电容器，一端连接传感器部端子，按照控制时钟进行充放电；第一恒定电流源，对第一电容器供应预定大小的恒定电流，以用于充电第一电容器；及第一开关，按照所述控制时钟控制第一电容器，以时钟的半周期单位反复进行第一电容器的充电和放电。第二充放电部包括：第二电容器，按照控制时钟进行充放电；第二恒定电流源，对第二电容器供应预定大小的恒定电流，以用于充电第二电容器；及第二开关，按照控制时钟控制第二电容器，以时钟的半周期单位反复进行第二电容器的充电和放电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高灵敏度电容传感器电路
本专利技术涉及用于检测在接近传感器等接近物体生成的电容容量值的电容传感器，更详细地说，涉及高灵敏度电容传感器电路，制作利用电容器的充/放电的多个检测电路，将其中一个用作基准电压的同时峰值检波感应信号，进而可提高检测灵敏度。
技术介绍
通常，接近传感器(ProximitySensor)作为能够以非接触感应被检测物体的接近的传感器，根据感应方式区分为利用电磁感应的高频振荡型、用于检测被检测物体与传感器之间的电容容量变化的电容容量型、利用磁铁的磁场型。另外，根据感应头的结构也区分为屏蔽型(嵌入型)和非屏蔽型(凸出型)；根据输出电路也区分为DC2线型，DC3线型(NPN、PNP)或交流非接触型等。高频振荡型接近传感器从接近传感器的前端的感应线圈产生高频磁场，当被检测物体接近磁场时，因为电磁感应现象通过金属中的感应磁场产生过电流，据此检测振荡衰减或停止。电容容量型接近传感器是感应部具有感应电极并且在物体接近电极时检测感应部的感应电极与地面之间电容容量发生较大变化。这种电容容量型响应速度快，而且还可检测除了金属以外的物体，因此广泛使用于工业领域。另一方面，以往的电容容量型接近传感器有授权号第10-1046666号的授权专利公报(B1)公开的“电容容量检测型接近传感器”，该接近传感器由第一感应电极及第二感应电极、接近检测电路构成，将接近检测范围限制在开放区域，以减少操作不当，其中所述第一感应电极及第二感应电极布置成相对于被检测物体接近的检测方向具有预定的距离差并且分别从地电位独立，所述接近检测电路输出由第一感应电极形成的接地容量和由第二感应电极形成的接地容量之间的差作为接近检测。另外，公开号第10-2010-0100773号的公开专利公报(A)公开的“电容容量型接近传感器及接近检测方法”的结构如下：传感器部具有传感器电极、屏蔽电极及辅助电极，传感器电极连接于C-V转换电路，屏蔽电极连接于屏蔽驱动电路，辅助电极通过切换开关连接于C-V转换电路或屏蔽驱动电路。对于由这种电容容量型接近传感器检测电容容量的变化的以往的检测电路，在增加放大率的情况下，由噪声产生的影响也变大，存在难以实现高灵敏度的电容传感器的问题。例如，如图5所示，以往的电容传感器电路由振荡部31、混频器32、LPF33及振荡检测器34构成，按照传感器部的容量值变化振荡检测部34的振荡频率也发生变化，由此检测电容容量变化，其中该振荡检测器34包括通过传感器端子35连接的传感器部的检测容量和C1。参照图5，通常电容传感器电路为将振荡检测部34的振荡信号和振荡器31的振荡信号输入到混频器32，由混频器32输出的两个信号之和与差的信号中相差的信号被LPF33低通滤波，以检测电容容量的变化。但是，如此在观察频率变化的同时进行容量-电压变化的情况下，因为电路的不平衡基准电压发生变动，并且根据温度特性发生变化，因此存在难以实现高灵敏度电容传感器的问题。即，以往为了提高灵敏度而增加放大率的情况下，出现噪声也一同增加，存在容易发生操作不当的问题。
技术实现思路
(专利技术所要解决的课题)本专利技术是为了解决如上所述的问题而提出的，本专利技术的目的在于提供一种高灵敏度电容传感器电路，制作利用电容器的充/放电的多个检测电路，将其中一个用作基准电压的同时峰值检波感应信号，进而提高检测灵敏度。(解决问题所采用的措施)为了达到如上所述的目的，本专利技术的电容传感器电路包括：振荡部，生成控制时钟；第一充放电部，与传感器部(感应被检测物体的电容容量的传感器)端子连接，按照所述控制时钟充放电的同时生成感应信号；第二充放电部，与所述第一充放电部并联连接，按照所述控制时钟充放电的同时生成基准信号；及检测部，比较所述第一充放电部的感应信号和所述第二充放电部的基准信号，检测传感器部端子侧的电容容量变化。所述第一充放电部包括：第一电容器，一端连接传感器部端子，按照控制时钟进行充放电；第一恒定电流源，对所述第一电容器供应预定大小的恒定电流，以用于充电所述第一电容器；及第一开关，按照所述控制时钟控制所述第一电容器，以时钟的半周期单位反复进行所述第一电容器的充电和放电。所述第二充放电部包括：第二电容器，按照控制时钟进行充放电；第二恒定电流源，对所述第二电容器供应预定大小的恒定电流，以用于充电所述第二电容器；及第二开关，按照所述控制时钟控制所述第二电容器，以时钟的半周期单位反复进行所述第二电容器的充电和放电。第一恒定电流源和第二恒定电流源供应相同大小的恒定电流；所述恒定电流通过恒定电流驱动器生成。所述检测部包括：第一峰值检测部，用于检测所述第一充放电部的感应信号的峰值；第二峰值检测部，用于检测所述第二充放电部的基准信号的峰值；减法器，用于将所述第一峰值检测部的输出和所述第二峰值检测部的输出相减来检测峰值的差异；及放大器，用于放大所述减法器的输出。(专利技术效果)本专利技术的电容传感器电路的效果如下：制作利用电容器的充/放电的两个检测电路，将其中一个用作基准电压的同时峰值检波感应信号，进而可克服噪声的影响，相比于以往可提高数倍以上的灵敏度。另外，根据本专利技术，可提高感应信号的直线性，并且可将因温度产生的影响降到最低，并且根据应用可将检测距离最大增加到300mm。附图说明图1是示出本专利技术的实施例的利用充放电检测电容容量的概念的示意图；图2是图1的时钟和感应信号的波形图；图3是本专利技术的实施例的电容传感器电路的结构框图；图4是本专利技术的实施例的电容传感器电路的动作波形图；图5是通常的电容传感器电路的示意图。具体实施方式对于通过本专利技术和本专利技术的实施达成的技术课题将通过在以下说明的本专利技术的优选实施例更加明确。以下的实施例仅是示例性的，仅用于说明本专利技术，并非用于限定本专利技术。图1是示出本专利技术的实施例的利用充/放电检测电容容量的概念的示意图；图2是图1的时钟和感应信号的波形图；如图1所示，本专利技术的实施例的利用充放电检测电容容量的概念如下：通过时钟(Clock)开/关的开关SW与充放电电容器C并联连接，在电容器C串联连接恒定电流源I；若开关SW关闭，则从恒定电流源I流动电流I充电电容器C；之后，若开关SW打开，则使电容器C放电。此时，在充放电电容器C的一端连接传感器部，感应通过在被检测物体和传感器部之间形成的感应容量C’电容器的充电波形发生变化，进而检测电容容量的变化。如图2所示，用于控制如上所述的电容器C充放电的时钟(Clock)是具有预定周期的方形波，充电电容器C的电压是具有预定周期和峰值电压V的锯齿形波(SawtoothWave)。参照图2，可以知道在时钟(Clock)的方形波半周期t对电容器C充电的同时可生成锯齿形波。参照图1及2，如以下数学式1所示，充电电压V可由t时间期间的电荷量It除以电容器容量C的值求得，t时间是将时钟的周期分为一半的半周期值。数学式1[式1]例如，在峰值为2.5V、时钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏度电容传感器电路，包括：/n振荡部，生成控制时钟；/n第一充放电部，与传感器部端子连接，按照所述控制时钟充放电的同时生成感应信号；/n第二充放电部，与所述第一充放电部并联连接，按照所述控制时钟充放电的同时生成基准信号；及/n检测部，比较所述第一充放电部的感应信号和所述第二充放电部的基准信号，检测传感器部端子侧的电容容量变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 KR 10-2017-00976991.一种高灵敏度电容传感器电路，包括：
振荡部，生成控制时钟；
第一充放电部，与传感器部端子连接，按照所述控制时钟充放电的同时生成感应信号；
第二充放电部，与所述第一充放电部并联连接，按照所述控制时钟充放电的同时生成基准信号；及
检测部，比较所述第一充放电部的感应信号和所述第二充放电部的基准信号，检测传感器部端子侧的电容容量变化。


2.根据权利要求1所述的高灵敏度电容传感器电路，其特征在于，
所述第一充放电部包括：
第一电容器，一端连接传感器部端子，按照控制时钟进行充放电；
第一恒定电流源，对所述第一电容器供应预定大小的恒定电流，以用于充电所述第一电容器；及
第一开关，按照所述控制时钟控制所述第一电容器，以时钟的半周期单位反复进行所述第一电容器的充电和放电。

【专利技术属性】
技术研发人员：宋清淡，
申请(专利权)人：宋清淡，
类型：发明
国别省市：韩国;KR