[发明专利]接近传感器和接近感测方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于在先的2006年5月26日提交的日本专利申请No.2006- 146843、2007年3月30日提交的日本专利申请No.2007-90278以及2007 年4月27日提交的日本专利申请No.2007-119009，并且要求它们的优先 权，其整体内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及接近传感器和接近感测方法，其基于感测电极和地之间电 容的变化，检测要被感测的物体的接近。

背景技术

如本领域所知的，已存在用于感测物体接近的传感器。这种类型的传 感器通过检测响应传感器部分或感测电极和地之间的电容而可变的频率 或占空比，能够感测物体的接近(例如见JP 2002-14174A，段落0082- 0089，图8和9)。然而，这样的接近传感器是有问题的，因为检测的值 容易受到诸如温度、湿度和外来噪声之类的周围环境因素的影响。因此， 上述传感器被提供有热敏电阻器或半导体温度传感器，其展示了某种温度 特性，用于模拟电路的温度依赖性的补偿。

上述传感器不仅有与成本相关的问题，该成本当在其上安装热敏电阻 器或半导体温度传感器时提高。还有另一个问题，因为设计难以使其温度 特性与模拟电路的温度特性匹配。另外，可工作来检测感测电极的电容变 化的上述传感器提供了可变分量，其在感测电极或模拟电路的初始电容上 叠加。进一步，来自感测电路的感测输出电压值依赖于电源电压且有限。 因此，如果输出值具有至多等于电源电压的上限，则只可能得到从电源电 压减去初始电容值后剩余的电压范围的值。总而言之，不能使动态范围大 到足以执行高精度检测。这是另一个问题。

发明内容

本发明提供了接近传感器，其在第一方面中包括：感测电极，其具有 响应要被感测的物体的接近而可变的对地的第一电容；第一感测电路，其 可工作来提供第一脉冲信号，该第一脉冲信号具有根据所述感测电极和地 之间的所述第一电容确定的脉冲宽度；基准电容器，其具有不响应要被感 测的物体对所述感测电极的接近而变化的第二电容，其中，所述基准电容 器具有等同于所述感测电极的环境特性的环境特性；第二感测电路，其可 工作来提供第二脉冲信号，该第二脉冲信号具有根据所述基准电容器的所 述第二电容确定的脉冲宽度；计算装置，其可工作来通过从所述第一脉冲 信号减去所述第二脉冲信号来计算差分脉冲，并且提供所述差分脉冲的脉 冲宽度；以及延迟电路，其可工作来相对于所述第二脉冲信号延迟所述第 一脉冲信号。

在根据本发明的接近传感器的第一方面中，提供环境特性等同于感测 电极的环境特性的基准电容器允许用简单的电路实现对环境特性的高精 度补偿。

在第二方面中，本发明提供了接近传感器，包括：感测电极，其具有 响应要被感测的物体的接近而可变的对地的第一电容；第一感测电路，其 可工作来提供第一脉冲信号，该第一脉冲信号具有根据所述感测电极和地 之间的所述第一电容确定的脉冲宽度；基准电极，其具有不响应要被感测 的物体对所述感测电极的接近而变化的第二电容，其中，所述基准电极具 有等同于所述感测电极的环境特性的环境特性；第二感测电路，其可工作 来提供第二脉冲信号，该第二脉冲信号具有根据所述基准电极和地之间的 所述第二电容确定的脉冲宽度；计算装置，其可工作来通过从所述第一脉 冲信号减去所述第二脉冲信号而计算差分脉冲，并且提供所述差分脉冲的 脉冲宽度；以及延迟电路，其可工作来相对于所述第二脉冲信号延迟所述 第一脉冲信号。。

在根据本发明的接近传感器的第二方面中，将感测电极布置在基准电 极附近使得可以同等地排除外来影响，并且允许用简单的电路实现对环境 特性的高精度补偿。

在第二方面的接近传感器中，基准电极可被配置以具有响应要被感测 的物体的接近而可变的对地的电容。这样的配置允许基准电极也被用作第 二感测电极。

在第一和第二方面的接近传感器中，从第二感测电路输出的第二脉冲 信号可具有几乎与从第一感测电路输出的第一脉冲信号的初始值相等的 初始值。这样的配置使得可在第一感测电路的初始电容被一起减去之后， 仅仅提取可变的分量。甚至在仅允许取具有等于电源电压的上限的有限值 的电路中，仅取可变分量也能使下一级中的信号处理容易。