电容传感器及使用电容传感器的方法技术

本公开涉及电容传感器及使用电容传感器的方法。本发明专利技术涉及用于检测和识别纸张卷筒的更换时段的电容传感器、用于检测和识别物体的更换时段的电容传感器、以及使用电容传感器来检测和识别物体的更换时段的方法。本发明专利技术技术的各种实施方案可包括用于增大电容式接近传感器的灵敏度的方法和设备。该方法和设备可包括感测电极和驱动电极，该感测电极和驱动电极被配置为产生至少一个拐点，该至少一个拐点对应于电容式传感器的电场的一个或多个感测区域内的电容变化速率的增大或减小。在另选的实施方案中，该感测电极可被配置为形成多个区，该多个区可用于指示期望的信号，诸如即将到来的更换时段和立即更换时段。的更换时段和立即更换时段。的更换时段和立即更换时段。

【技术实现步骤摘要】
电容传感器及使用电容传感器的方法


[0001]本专利技术涉及用于检测和识别纸张卷筒的更换时段的电容传感器、用于检测和识别物体的更换时段的电容传感器、以及使用电容传感器来检测和识别物体的更换时段的方法。

技术介绍

[0002]电容式传感器通过检测驱动电极与感测电极之间形成的电容的变化进行工作。随着物体接近和/或移动通过两个电极之间产生的电场，感测电路可以识别物体并确定物体的位置、压力、方向、速度和加速度。
[0003]互电容触摸传感器具有检测接近事件的能力，该接近事件中物体不接触感测表面，而是接近感测表面。因此，结合了电容式传感器的电子装置能够在物体相对于电容感测元件定位时检测到物体。互电容触摸传感器通过测量电容感测元件的电容并寻找指示导电物体存在的电容变化进行工作。当导电物体接近电容感测元件时，电容改变，并且导电物体被检测到。可利用电路测量电容触摸感测元件的电容变化，并且该电路可将电容感测元件的测出的电容转换为数字值。
[0004]电容式传感器还可用于测量容器内的某些物质诸如流体的体积和/或水平。用于这类应用的电容式传感器可提供更加准确的测量值，并且可比常规机械指示器更加可靠。尽管有这些改进，但在一些应用中，电容式传感器可能经受诸如环境条件和电场内物体的物理放置/取向之类的因素所引起的误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术涉及用于检测和识别纸张卷筒的更换时段的电容传感器、用于检测和识别物体的更换时段的电容传感器、以及使用电容传感器来检测和识别物体的更换时段的方法。
[0006]本专利技术技术的各种实施方案可包括用于增大电容式接近传感器的灵敏度的方法和设备。该方法和设备可包括感测电极和驱动电极，该感测电极和驱动电极被配置为产生至少一个拐点，该至少一个拐点对应于电容式传感器的电场的一个或多个感测区域内的电容变化速率的增大或减小。在另选的实施方案中，该感测电极可被配置为形成多个区，该多个区可用于指示期望的信号，诸如即将到来的更换时段和立即更换时段。
[0007]本专利技术解决的技术问题是常规检测方法使用机械检测手段来检测纸张的剩余量，这需要周期性地手动调整检测位置。此外，机械检测方法仅在纸张完全用完时进行检测，而不能在纸张量很低时进行检测。此外，机械手段可受到环境(诸如温度和湿度)的影响。
[0008]根据第一方面，用于检测和识别纸张卷筒的更换时段的电容传感器包括：驱动电极；感测电极，所述感测电极至少部分地由所述驱动电极包封以限定响应于所述纸张卷筒的存在的感测场，其中所述感测场包括：第一感测区域，所述第一感测区域具有相对于所述纸张卷筒的最外边缘位置的第一电容变化速率；和第二感测区域，所述第二感测区域具有
相对于所述纸张卷筒的所述最外边缘位置的第二电容变化速率；其中在所述感测场中所述第一感测区域和所述第二感测区域相交的地方形成拐点，并且所述第二电容变化速率大于所述第一电容变化速率；和电介质，所述电介质设置在所述驱动电极与所述感测电极之间并且将所述驱动电极与所述感测电极分开。
[0009]在一个实施方案中，所述感测电极被所述驱动电极完全包封。
[0010]在一个实施方案中，所述感测电极的面向所述电介质的外边缘部分是圆形的；并且所述驱动电极的与所述感测电极的所述外边缘部分相对的内边缘是圆形的，以至少部分地符合所述感测电极的所述外边缘部分。
[0011]根据第二方面，用于检测和识别物体的更换时段的电容传感器包括：驱动电极；和感测电极，所述感测电极至少部分地由所述驱动电极包封以限定响应于所述物体的感测场，其中所述感测电极包括：第一感测区域，所述第一感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第一电容变化速率；和第二感测区域，所述第二感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第二电容变化速率，并且其中在所述感测场中所述第一感测区域和所述第二感测区域相交的地方形成拐点。
[0012]在一个实施方案中，所述电容传感器还包括第三感测区域，所述第三感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第三电容变化速率，并且其中在所述感测场中所述第二感测区域和所述第三感测区域相交的地方形成第二拐点。
[0013]在一个实施方案中，所述感测电极还包括：上部部分，所述上部部分具有对应于所述第一感测区域的形状；和中间部分，所述中间部分具有对应于所述第二感测区域的第二形状。
[0014]在一个实施方案中，所述感测电极还包括：第三感测区域，所述第三感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第三电容变化速率，并且其中在所述感测场中所述第二感测区域和所述第三感测区域相交的地方形成第二拐点；和下部部分，所述下部部分具有对应于所述第三感测区域的第三形状；其中所述第三电容变化速率小于所述第二电容变化速率。
[0015]在一个实施方案中，所述第二电容变化速率大于所述第一电容变化速率。
[0016]根据第三方面，使用电容传感器来检测和识别物体的更换时段的方法包括：将具有至少部分地由驱动电极包封的感测电极的感测元件定位为接近所述物体，其中所述感测元件产生感测场，并且所述物体被定位于所述感测场中；利用所述感测元件的第一感测区域检测第一电容变化速率，其中电容变化由所述感测场内的所述物体的位置变化引起；利用所述感测元件的第二感测区域检测第二电容变化速率；识别所述第一感测区域和所述第二感测区域之间的拐点；以及使用所述拐点来区分所述物体使用寿命的充足时段和所述物体的更换时段。
[0017]在一个实施方案中，所述使用电容传感器的方法还包括：利用所述感测元件的第三感测区域检测第三电容变化速率；识别所述第二感测区域和所述第三感测区域之间的第二拐点；以及使用所述第二拐点来识别所述物体的所述更换时段；其中所述第三电容变化速率小于所述第二电容变化速率。
[0018]本专利技术实现的技术效果是提供了一种灵敏度提高的检测纸张剩余量的检测方法。此外，本专利技术不需要机械检测方法，并且不受温度和湿度的影响。
附图说明
[0019]当结合以下示例性附图考虑时，可参照具体实施方式和权利要求书更全面地了解本专利技术技术。在以下附图中，通篇以类似附图标记指代各附图中的类似元件和步骤。
[0020]图1A和图1B代表性地示出了根据本专利技术技术的第一示例性实施方案的电容式接近传感器；
[0021]图2A代表性地示出了现有技术感测系统中的第一形式的误差；
[0022]图2B代表性地示出了根据本专利技术技术的示例性实施方案的感测场内的拐点，该拐点用于补偿现有技术系统的第一种形式的误差；
[0023]图3A代表性地示出了现有技术感测系统中的第二形式的误差；
[0024]图3B代表性地示出了根据本专利技术技术的示例性实施方案的感测场内的拐点，该拐点用于补偿现有技术系统的第二种形式的误差；
[0025]图4代表性地示出了根据本专利技术技术的示例性实施方案的感测元件；
[0026]图5代表性地示出了根据本专利技术技术的示例性实施方案的感测元件的另选的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测和识别纸张卷筒的更换时段的电容传感器，其特征在于包括：驱动电极；感测电极，所述感测电极至少部分地由所述驱动电极包封以限定响应于所述纸张卷筒的存在的感测场，其中所述感测场包括：第一感测区域，所述第一感测区域具有相对于所述纸张卷筒的最外边缘位置的第一电容变化速率；和第二感测区域，所述第二感测区域具有相对于所述纸张卷筒的所述最外边缘位置的第二电容变化速率；其中在所述感测场中所述第一感测区域和所述第二感测区域相交的地方形成拐点，并且所述第二电容变化速率大于所述第一电容变化速率；和电介质，所述电介质设置在所述驱动电极与所述感测电极之间并且将所述驱动电极与所述感测电极分开。2.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于所述感测电极被所述驱动电极完全包封。3.根据权利要求1所述的电容传感器，其特征在于：所述感测电极的面向所述电介质的外边缘部分是圆形的；并且所述驱动电极的与所述感测电极的所述外边缘部分相对的内边缘是圆形的，以至少部分地符合所述感测电极的所述外边缘部分。4.一种用于检测和识别物体的更换时段的电容传感器，其特征在于包括：驱动电极；和感测电极，所述感测电极至少部分地由所述驱动电极包封以限定响应于所述物体的感测场，其中所述感测电极包括：第一感测区域，所述第一感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第一电容变化速率；和第二感测区域，所述第二感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第二电容变化速率，并且其中在所述感测场中所述第一感测区域和所述第二感测区域相交的地方形成拐点。5.根据权利要求4所述的电容传感器，其特征还在于包括第三感测区域，所述第三感测区域具有相对于所述感测场内的所述物体的位置变化的第三电容变化速率，并且其中在...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田垣贵康，石川和义，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：