[发明专利]具交流电源免疫能力的触碰电容式传感器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种触碰传感器(touch sensor)相关的技术，且特别是有关于一种具交流电源免疫能力的触碰电容式传感器。

背景技术

近年来，由于科技的进步，许多控制按钮，例如电梯的按钮或是电子游乐器材的按钮，也从以往的弹簧机械式按钮，改采用触碰式传感器。图1是现有技术电容式传感器的电路图。请参考图1，此电路包括感应电极101、电阻102以及感测-控制端103。感应电极101在此电路中，相当于一个接地的电容。

图2是现有技术电容式传感器在上述感应电极101与电阻102的耦接节点A的操作波形。请同时参考图1与图2，感测-控制端103一开始会对节点A充电到一第一额定电压V20，并且使节点A处在高阻抗状态。接下来，由于感应电极101相当于一个接地的电容，因此感应电极101会开始通过电阻102进行放电。感测-控制端103会持续检测节点A的电压。当节点A的电压放电到一第二额定电压V21时，感测-控制端103会根据节点A由第一额定电压V20放电到第二额定电压V21的时间，来判断是否有手指接触到感应电极101，并且再次对节点A进行充电。

请再参考图2，波形201是手指未碰触感应电极101时，节点A的波形；波形202是手指碰触感应电极101后，节点A的波形。由此波形图可以看出，当手指碰触到感应电极101时，感应电极101的等效电容增加，故波形202的放电时间T2会大于波形201的放电时间T1。因此，感测-控制端103只要判断出节点A放电到第二额定电压V21的时间大于T1，便可以判定感应电极101已经被碰触。

然而，上述传统式电容式传感器容易受到交流电(简称AC)信号的干扰，尤其是生活中普遍存在的AC电源干扰。由于传统式电容传感器的感应电极是对地放电，因此传统式电容传感器是相对于接地测量感应电极的等效电容。当此电容式传感器是配置在行动装置上时，感应电极对应的接地将会是电池的接地。电池的接地与环境的接地并不同。当AC电源干扰进来时，电池的接地与环境的接地之间的相对关系将会受到AC电源的干扰开始浮动，或者说以电池系统所观察的外在环境，是存在AC电源干扰而浮动的环境，因而等效电容的测量结果便会失真。

发明内容

有鉴于此，本发明的一目的就是在提供一种电容式传感器，可防止交流电源的干扰，使感测更加准确。使电容式传感器不局限于使用电池或是必须在AC电源干扰较小的地方使用。

为达上述或其他目的，本发明提出一种电容式传感器。此电容式传感器包括感应电极、第一比较电路、第二比较电路以及控制单元。感应电极包括一第一导体部份以及一第二导体部份。第一比较电路的正输入端耦接第一导体部份。第一比较电路的负输入端耦接第二导体部份。第一比较电路的输出端根据其正输入端以及负输入端的电压大小输出第一比较信号。第二比较电路的正输入端耦接第二导体部份。第二比较电路的负输入端耦接第一导体部份。第二比较电路的输出端根据其正输入端以及负输入端的电压大小输出第二比较信号。控制单元接收第一比较信号以及第二比较信号。当第一比较信号为第一逻辑准位(logic states)，且第二比较信号为第二逻辑准位时，控制单元的第一输出端对第一导体部份进行充电，控制单元的第二输出端对第二导体部分进行放电。当第一比较信号为第二逻辑准位，且第二比较信号为第一逻辑准位时，控制单元的第一输出端对第一导体部份进行放电，控制单元的第二输出端对第二导体部分进行充电。控制单元依据第一比较信号以及第二比较信号，输出一感测信号。

依照本发明的较佳实施例所述的电容式传感器，上述控制单元包括RS正反器、第一阻抗元件以及第二阻抗元件。RS正反器包括设定端、重设端、Q端以及反Q端。RS正反器的设定端耦接第一比较电路的输出端，RS正反器的重设端耦接第二比较电路的输出端，RS正反器的Q端输出感测信号。第一阻抗元件的第一端耦接RS正反器的Q端。第一阻抗元件的第二端耦接第一导体部份。第二阻抗元件的第一端耦接RS正反器的反Q端，第二阻抗元件的第二端耦接第二导体部份。

依照本发明的较佳实施例所述的电容式传感器，上述电容式传感器包括N个感应电极。每一感应电极包括第一导体部份以及第二导体部份。第i感应时间，第一比较电路的正输入端耦接第i个感应电极的第一导体部份，第一比较电路的负输入端耦接第i个感应电极的第二导体部份，第二比较电路的负输入端耦接第i个感应电极的第一导体部份，第二比较电路的正输入端耦接第i个感应电极的第二导体部份，依照第i时间内的感测信号的周期判断第i个感应电极是否接触一导体。