CN101911489B - 低能耗电荷转移传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电荷转移型传感器，该电荷转移型传感器包括：测量装置(Cx)，用于在接连的周期性时间间隔(DT1)期间存储随着要测量的参数变化的一定量的电荷；蓄电装置(Cs)，用于在两个间隔(DT1)之间使测量装置(Cx)中所包含的电荷放电；切换装置(M1)，用于在间隔(DT1)期间将测量装置(Cx)电连接到电荷的源(VCC)和用于在所述间隔(DT1)之外将测量装置(Cx)电连接到蓄电装置(Cs)；比较器(COMP)，用于将蓄电装置的接线端处的电信号(VS)与参考信号(VREF)进行比较并用于提供测量结束信号(SD)；微控制器(MP)，用于在其接收到测量结束信号(SD)时确定要测量的参数的值；在微控制器(MP)外部的周期性控制信号生成器(GEN)，用于控制切换装置(M1)；以及在微控制器(MP)外部的计数器(TIMER)，用于确定在比较器(COMP)提供测量结束信号(SD)之前测量装置(Cx)存储电荷所经历的时间间隔(DT1)的数目(NB)；其特征在于周期性控制信号生成器(GEN)和/或计数器(TIMER)是微控制器的始终处于活动状态的部分的部件，而所述微控制器的其它部分可被切换到待机模式。

Description

低能耗电荷转移传感器
技术领域
本发明涉及一种电荷转移型传感器，该电荷转移型传感器包括：
·测量装置，用于在接连的周期性时间间隔期间存储随着要测量的参数而变化的一定量的电荷，
·蓄电装置，用于在两个间隔之间使测量装置中所包含的电荷放电，以及
·切换装置，用于在间隔期间将测量装置电连接到电荷源和用于在间隔之外将测量装置电连接到蓄电装置，
·比较器，用于将蓄电装置的接线端处的电信号与参考信号进行比较并提供测量结束信号，以及
·微控制器，用于在该微控制器接收到测量结束信号时确定要测量的参数的值。
背景技术
这种传感器是公知的，例如为了确定要测量的参数的变化，例如表示不速之客闯入房间、机动车的门把手上出现人的手或者甚至容器中的最小/最大液位。
测量装置例如是容量随着要测量的参数而显著变化的电容器或者是感应系数随着要测量的参数而显著变化的线圈。
微控制器以已知方式控制切换装置，使得微控制器在传感器工作期间必须强制性地维持活动状态。为了维持活动状态，必须强制性地维持电能源对微控制器的供电。尤其是对于其中能源是容量必然有限的蓄电池的例如机动车辆领域中的车载应用，这可能产生关于电能源的寿命的问题。
发明内容
本发明提出一种没有公知传感器的限制的传感器。
为此，本发明提出一种传感器，除了与以上描述一致的部件之外，该传感器还包括：在微控制器外部的周期性控制信号生成器，用于控制控制装置；以及在微控制器外部的计数器，用于确定在比较器提供测量结束信号之前测量装置存储电荷所经历的时间间隔的数目。
在微控制器外部的计数器基本不怎么消耗能量。此外，该计数器将与要测量的参数成比例的值提供给微控制器。
根据本发明，微控制器是包括待机模式类型的微控制器，在待机模式期间，构成微控制器的一部分部件可能关闭，而构成微控制器的另一部分部件始终处于活动状态。在这种实施方式中，根据本发明的传感器的周期性控制信号生成器和计数器可以是构成微控制器的始终处于活动状态的部分的部件。
因此，在测量装置充电并且然后放电的至少一部分采集阶段期间，微控制器可被设置为处于待机模式，以便很大程度地限制其电能消耗。然后，当比较器提供测量结束信号时，微控制器被重新激活，以确定要测量的参数的值。
为了限制传感器的总消耗，微控制器在测量结束信号无效时是不活动的。
附图说明
通过阅读随后对根据本发明的传感器的实施例的实例的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其它特征和优点也将变得显而易见。参照以下附图来阅读描述：
·图1是根据本发明的传感器的图，
·图2是示出存在于图1的传感器处的信号随时间变化的时序图。
具体实施方式
例如，在此考虑安装在车辆的门把手上的根据本发明的传感器，用于检测用户的手对所述把手的接近度。对手的检测例如可被随后用于开门上的锁。
如上所述，传感器包括测量装置、切换装置、比较器和微控制器。
在图1的实例中，测量装置是测量电容器Cx。在设想的示例性应用中，电容器Cx的两个板之一被置于门的把手中，使得电容器的容量随手出现在把手附近或者离开把手附近而显著变化。
蓄电装置是容量比测量电容器的容量大很多的电容器Cs，电容器Cs的容量例如处于比测量电容器的容量大一千倍的数量级。
在图1的实例中，切换装置是三态开关M1，适于将电容器Cx或者连接到电压源VCC(在设想的应用中为车辆蓄电池)或者连接到电容器Cs。
比较器COMP具有连接到蓄电装置Cs的接线端的正输入，所述蓄电装置Cs的另一接线端被连接到传感器的接地端。比较器COMP还具有连接到参考电压源VREF的负输入。当蓄电装置的接线端处的电压变得高于参考电压VREF时，比较器COMP提供测量结束信号SD。
根据本发明的传感器还包括在微控制器MP外部的周期性控制信号生成器GEN，用于控制切换装置。
在图1的实例中，传感器还包括计数器TIMER，例如每当生成器GEN产生有效的信号SC时，该生成器GEN就使该计数器TIMER递增。
在所谓的测量初始化阶段期间，计数器TIMER被设置为零并且蓄电装置Cs放电。
传感器的运行如下。
生成器GEN产生周期性信号SC(参见图2)。在周期T期间：
·当信号SC变为有效时，计数器TIMER递增。
·当信号SC有效时，测量装置被连接到源VCC，并在时间间隔DT1期间充电，在所述时间间隔DT1期间，信号SC保持处于有效状态。
·当信号SC无效时，测量装置被连接到蓄电装置，并在时间间隔DT2期间在所述蓄电装置中放电，而且电压VS升高。
在所谓的第一采集阶段期间，测量装置连续多次(例如处于数百次的数量级)充电然后放电。在该阶段期间，微控制器MP的全部或部分处于待机模式，以限制能耗。
在蓄电装置的接线端处的电压变得高于参考电压VREF时，比较器产生测量结束信号SD，这时采集阶段结束。
当测量结束信号被产生时，微控制器MP被重新激活。该微控制器MP读取计数器TIMER的值NB，并从其得出测量装置Cx的容量值，该测量装置Cx的容量值与计数器TIMER的值NB成比例。根据测量装置Cx的容量随时间的变化，植入微控制器MP中的检测算法允许确定例如用户是否已靠近了车辆的门把手以及是否表现出了通过使其手靠近而进入车辆的意图。
如在图1中所见到的那样，在本发明的范围内，生成器GEN和计数器TIMER在微控制器MP的外部，使得微控制器MP在整个采集阶段期间都可被设置为处于待机模式，而且只需要在信号SC的所有NB个周期中的周期T期间维持微控制器MP处于活动状态就足矣。
在可替换的实施方式中，比较器COMP可被集成到微控制器MP中而不会背离本发明的范围。

Claims (2)

1.一种电荷转移型传感器，其包括：
·测量电容器(Cx)，用于在采集阶段期间在接连的周期性时间间隔DT1期间存储随着要测量的参数变化的一定量的电荷，
·蓄电电容器(Cs)，用于在所述采集阶段期间在时间间隔DT2期间使所述测量电容器(Cx)中所包含的电荷放电，
·切换装置(M1)，用于在所述采集阶段期间，在所述时间间隔DT1期间将所述测量电容器(Cx)电连接到电荷的源(VCC)和在所述时间间隔DT2期间将所述测量电容器(Cx)电连接到所述蓄电电容器(Cs)，
·连接到所述蓄电电容器(Cs)的接线端和连接到参考信号(VREF)的比较器(COMP)，用于将所述蓄电电容器(Cs)的接线端处的电信号与所述参考信号进行比较并用于在所述采集阶段结束时在所述蓄电电容器(Cs)的所述接线端处的电压变得高于所述参考信号(VREF)的电压时提供测量结束信号(SD)，
·微控制器(MP)，用于在所述微控制器(MP)接收到所述测量结束信号(SD)时确定所述要测量的参数的值，
·在所述微控制器(MP)外部的周期性控制信号生成器(GEN)，用于控制所述切换装置(M1)，以及
·在所述微控制器(MP)外部的计数器(TIMER)，用于确定在所述比较器(COMP)提供测量结束信号(SD)之前所述测量电容器(Cx)存储电荷所经历的时间间隔DT1的数目(NB)，每当所述生成器(GEN)产生有效的信号(SC)时所述生成器(GEN)就使所述计数器(TIMER)递增，其中在有效的信号(SC)期间，所述测量电容器(Cx)被连接到所述源(VCC)并在时间间隔DT1期间充电，
其特征在于，所述周期性控制信号生成器(GEN)和/或所述计数器(TIMER)是所述传感器的始终处于活动状态的部分的组成部分，所述微控制器在采集阶段期间被设置为处于待机模式，当所述比较器提供所述测量结束信号(SD)时，所述微控制器被重新激活，以便限制其电能消耗和读取所述计数器(TIMER)的值(NB)，并从其得出所述测量电容器(Cx)的容量值，并且为了限制所述传感器的总消耗，所述微控制器在所述测量结束信号(SD)无效时是不活动的。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，当所述比较器(COMP)产生所述测量结束信号(SD)时，所述微控制器(MP)被重新激活。
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