电容式触摸检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电容式触摸检测装置，包含感应电极的ＬＣ探测回路与触摸检测电路连接；所述触摸检测电路包括振荡控制电路、频率检测电路、内阻检测电路和信号处理电路；感应电极与感性元件组合成ＬＣ探测回路接入振荡控制电路；触摸检测电路通过检测ＬＣ探测回路的谐振频率和内阻来探测感应电极对人体接近或触摸的反应。本发明专利技术装置具有良好的抗水覆盖和抗电磁干扰的能力，可以在复杂苛刻的环境下可靠地探测触摸动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人体接近探测装置，尤其是涉及基于电容检测原理的触摸探测装置。
技术介绍
近年来，电容式触摸探测技术已经得到广泛应用。采用这项技术的产品以其更长寿命、更美观的结构和更舒适的操作方式得到了市场的认同，也代表着现代产品在人机交互方面的发展方向。参见图1，电容式触摸探测技术的微观原理是：人体组织中含有大量的电解液(淋巴液、血液等)，当人手靠近感应电极时，改变了原有电场的分布，从而改变了等效的分布电容参数。参见图2，目前的电容式触摸探测技术方案，都是通过检测感应电极上等效电容的电容量Cs随着接近物体的特性和接近程度而发生的变化来判断触摸动作。但是，单纯靠检测电容容值的变化，使得现有的电容式触摸检测技术和产品面临的普遍问题是抗干扰性能不够好。首先，在存在水覆盖情况下识别手触摸，因为水和手(人体)都是容易被极化的物质，其实际表现出来的效果(检测到的数值)是相似的，也就是无法可靠地区分手按键和水覆盖。另一方面，在某些产品(如电磁炉)中，电磁干扰相当严重：大功率线圈辐射出来的能量容易耦合到触摸检测的电极和其它检测回路上面，干扰到采样数据，导致无法准确识别出触摸按键动作。尤其是在面板上面还有水覆盖时，由于水具有一定的导电能力，将使干扰信号引入触摸检测电路，表现出的干扰现象尤其明显。此外，温度与湿度变化到一定程度的时候，电容参数会产生较大的变化。如何适应这些环境引起的不确定性，是现有电容式触摸检测技术尚未解决好的问题。可见，如果要求电容式触摸检测装置适应高温、高湿、水覆盖、和强电磁辐射环境，可靠地应用到家电和工业产品领域中，就有必要提出新的技术方案。-->专利
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是设计一种可以在比较恶劣的环境下可靠工作的电容式触摸检测装置。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是，设计一种电容式触摸检测装置，包括：LC探测回路、振荡控制电路和信号处理电路；其特征在于：所述LC探测回路由感应电极与感性元件以串联或并联模式组合而成；所述LC探测回路连接到振荡控制电路。所述信号处理电路通过频率检测电路和内阻检测电路连接到振荡控制电路。频率检测电路先将与感应电极等效电容Cs相关的频率信号整形为脉冲信号，然后通过计数或计时的方法转换为对频率或者周期的检测。内阻检测电路在所述LC振荡模块中采样，通过整形滤波，获取代表振荡回路内阻的模拟值，以间接的方式检测LC探测回路的内阻变化。对于触摸检测功能而言，上述的频率和内阻检测结果的相对变化才是真正有意义的。因此，所述的频率检测电路和内阻检测电路的实质作用是其输出量能够反映出LC探测回路信号频率以及回路内阻的变化量或变化的比例。试验表明，通过对频率和内阻这两个参数的采集处理，可以区分水覆盖和人体触摸的情况，从而解决了已有触摸检测技术抗水覆盖差的难题。让所述振荡控制电路与所述LC探测回路组合构成自激谐振式振荡电路。谐振信号的频率和幅度可以反映出LC探测回路的物理特性，在人体接近和触摸感应电极时将发生改变。在谐振情况下，LC探测回路内部的信号电压或信号电流达到最大幅度，外来的电磁干扰对探测信号的影响被相对压缩，因此具有良好的抗干扰能力。作为自激振荡方式的一种特例，应当考虑非平稳的阻尼振荡方式。阻尼振荡是LC探测回路在激发后自由振荡情况下，由其中的电阻损耗造成衰减振荡。LC探测回路的电阻越大，损耗就越大，振荡信号的衰减越快。通过适当的控制电路也可以利用这个特性检测内阻的变化。所述LC探测回路中的感性元件通常为一电感器或等效电路模块；在有些应用中，此感性元件采用晶体，可以明显提高检测灵敏度。为了把单点的电容式触摸检测装置扩展成为多点电容式触摸检测装置，所-->述感应电极为由多个感应电极单元所组成的感应电极组，该感应电极组经由多路选择模拟开关接入触摸检测电路中的振荡控制电路。通常所述模拟开关受MCU微处理器控制。需要特别说明的是，整个触摸检测电路的各个部分电路都可以是独立的电路模块或组合制成专用的集成电路芯片。所述的信号处理电路还可以是集成在微处理器MCU或信号处理器DSP中的单元电路。当前的集成电路技术还允许将触摸检测电路、多路选择模拟开关和MCU的部分或全部集成在一起。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案还包括基于上述电容式触摸检测装置的电容式触摸检检测方法，该检测方法包括如下步骤：i、所述振荡控制电路让所述LC探测回路实现谐振；ii、所述频率检测电路将LC探测回路的谐振频率F作为表征所述感应电极等效电容Cs的数字量送到所述信号处理电路；所述内阻检测电路将LC探测回路的谐振信号幅度作为表征所述回路内阻R的模拟量送到所述信号处理电路；iii、所述信号处理电路获取LC探测回路的当前频率F和内阻R后，与原设定的基准阈值进行比较，对当前触摸状态做出分析判断，并适当更新基准。同现有技术相比较，本专利技术的电容式触摸检测装置具有如下优点：由于将采集触摸信号的感应电极置于LC探测回路，令LC探测回路工作在自有谐振频点，较高的谐振电压或电流提高了探测信号的信噪比，最大程度地抑制外来的耦合干扰，从而大大地增强了抗电磁干扰能力；通过对频率和内阻这两个参数的采集处理，可以区分水覆盖和人体触摸的情况，从而解决了已有触摸检测技术的抗水覆盖差的难题。因此，本专利技术装置可以在比较恶劣的环境下，特别是在水覆盖、电磁干扰和高温高湿条件下可靠工作。附图说明图1是触摸检测基本原理示意图；图2是现有触摸检测技术原理框图；图3是本专利技术实施例的总体原理框图；图4是本专利技术采用串联式LC探测回路实施例的原理框图；图5是本专利技术采用并联式LC探测回路实施例的原理框图；-->图6是本专利技术一个具体实施例的电子线路图；图7是本专利技术一个具体实施例的信号处理流程图；图8是扩展多通道探测的结构示意图。上述附图的附图标记说明如下：101：感应电极；102：感性元件 103：触摸检测电路 104：人体手指或其它类似物理特性客体；105：LC探测回路；106：多路选择模拟开关；1031：振荡控制电路；1032：频率检测电路；1033：内阻检测电路；1034：信号处理电路。具体实施方式以下结合附图及附图所示之最佳实施例对本专利技术作进一步的详述。参见图3、图4、图5，电容式触摸检测装置，包括LC探测回路105和触摸检测电路103：所述LC探测回路105由感应电极101与感性元件102以串联或并联模式组合而成；所述触摸检测电路103包括振荡控制电路1031、频率检测电路1032、内阻检测电路1033和信号处理电路1034，所述LC探测回路105连接到所述振荡控制电路1031；所述信号处理电路1034通过所述频率检测电路1032和内阻检测电路1033连接到所述振荡控制电路1031。本专利技术的一个实施例的原理框图如图4所示：感应电极101与感性元件102串联构成LC探测回路；此感应电极随着人体或其它类似物理特性的物体104的接近程度改变其等效电容与等效电阻，从而引起LC探测回路的固有频率和内阻参数发生变化；所述LC探测回路连接到触摸检测电路103，此触摸检测电路103包括：振荡控制电路1031、频率检测电路1032、内阻检测电路1033和信号处理电路1034。参见图6，这是一个实际的实施例电路。自激振荡电路由围绕集成电路MAX907_A的偏置元件加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式触摸检测装置，包括ＬＣ探测回路（１０５）和触摸检测电路（１０３），其特征在于：　所述ＬＣ探测回路（１０５）由感应电极（１０１）与感性元件（１０２）以串联或并联模式组合而成；　所述触摸检测电路（１０３）包括振荡控制电路（１０３１）和信号处理电路（１０３４），所述ＬＣ探测回路（１０５）连接到所述振荡控制电路（１０３１）。

【技术特征摘要】
1、一种电容式触摸检测装置，包括LC探测回路(105)和触摸检测电路(103)，其特征在于：所述LC探测回路(105)由感应电极(101)与感性元件(102)以串联或并联模式组合而成；所述触摸检测电路(103)包括振荡控制电路(1031)和信号处理电路(1034)，所述LC探测回路(105)连接到所述振荡控制电路(1031)。2、根据权利要求1所述的电容式触摸检测装置，其特征在于：所述触摸检测电路(103)还包括频率检测电路(1032)和内阻检测电路(1033)，所述信号处理电路(1034)通过所述频率检测电路(1032)和内阻检测电路(1033)连接到所述振荡控制电路(1031)。3、根据权利要求2所述的电容式触摸检测装置，其特征在于：所述振荡控制电路(1031)与所述LC探测回路(105)组合构成自激谐振式振荡电路。4、根据权利要求3所述的电容式触摸检测装置，其特征在于：所述感性元件(102)是晶体元件。5、根据权利要求1至4任一权利要求所述的电容式触摸检测装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳玉平，
申请(专利权)人：深圳市汇顶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]