CN103902116A - 用于电容检测的抗干扰方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于电容检测的抗干扰方法,包括如下步骤:设置多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道;检测所述单个电容检测通道的检测信号,并在判断所述检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,并继续监测所述检测信号的电容计数值;当检测到所述检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启所述其他电容检测通道并进行检测;以及对所述多条电容检测通道检测到的信号进行处理。本发明发现干扰的规律和周期,找出干扰间隙并对检测到的信号进行处理,使产品可以在无干扰情况下工作,从根源上消除了干扰源带来的影响。本发明还公开了一种触控装置。

Description

用于电容检测的抗干扰方法和装置
技术领域
本发明涉及电容检测技术领域,特别涉及一种用于电容检测的抗干扰方法和装置。
背景技术
电网互通在提供了便捷的同时也出现了一些问题。例如电网互通导致电网上存在极大的交叉干扰,这些干扰对产品的性能有着严重影响,尤其是对于敏感器件,如电容检测型设备等。因此,工程师们致力研究的课题之一是如何保证敏感器件产品的稳定性,并提升产品抗干扰能力。
现有的技术方案包括限幅滤波法、算术平均滤波法、一阶滞后滤波法等。
限幅滤波法又称程序判断滤波法,步骤包括:根据经验确定两次采样允许的最大偏差,设为A。每次检测到新值时进行判断:如果新值与上次检测的值之差小于等于A,则新值有效;如果新值与上次值之差大于A,则新值无效,放弃新值,并用上次值代替新值。限幅滤波法的优点是能有效克服因因素引起的脉冲干扰,缺点是无法抑制周期性的干扰。
算术平均滤波法的步骤包括:连续取N个采样值进行算术平均运算。当N值较大时,信号平滑度较高,但灵敏度较低;当N值较小时,信号平滑度较低,但灵敏度较高。算术平均滤波法的优点是能够对一般具有随机干扰的信号进行滤波,信号特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近上下波动;缺点是不适用于对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制的情况。
一阶滞后滤波法根据公式Nresult=(1-a)*Np+a*Fresult得出。其中,a的取值范围为0到1之前,Nresult为当前滤波结果,Np为当前采样值,Fresult为上次滤波结果。一阶滞后滤波法的优点是对周期性干扰具有良好的抑制作用,适用于波动频率较高的场合;缺点是相位滞后,灵敏度低,滞后程度取决于系数大小,且不能消除滤波频率大于采样频率的1/2的干扰信号。
综上,现有技术主要对于周期性的强干扰都采用筛选数据的方式,针对干扰中的状态进行调整,以削弱干扰带来的影响,但并没有从根源上解决干扰带来的问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。
为此,本发明的第一个目的在于提出一种用于电容检测的抗干扰方法。本方法发现干扰的规律和周期,找出干扰间隙并对检测到的信号进行处理,使产品可以在无干扰情况下工作,从根源上消除了干扰源带来的影响。
本发明的第二个目的在于提出一种触控装置。
本发明第一方面的实施例提出了一种用于电容检测的抗干扰方法,包括如下步骤:设置多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道;检测所述单个电容检测通道的检测信号,并在判断所述检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,并继续监测所述检测信号的电容计数值;当检测到所述检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启所述其他电容检测通道并进行检测;以及对所述多条电容检测通道检测到的信号进行处理。
根据本发明实施例的抗干扰方法,通过设置单个电容检测通道,对其进行实时检测,发现干扰的规律和周期,从而找出干扰间隙,再对检测到的信号进行处理,使产品可以在无干扰情况下工作,即最大程度的避免干扰源的影响,从根源上消除了干扰源带来的影响。
在本发明的一个实施例中,所述第一预设阈值为有干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值,所述第二预设阈值为无干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值。
在本发明的一个实施例中,所述第一预设阈值为500。
在本发明的一个实施例中,所述第二预设阈值为20。
在本发明的一个实施例中,所述对多条电容检测通道检测到的信号进行处理,包括如下步骤:检测所述多条电容检测通道的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值进行比较以判断是否有按键被触发;如果有检测信号的电容计数值达到所述第三预设阈值,则判断有按键被触发,对所述按键动作进行处理;如果没有检测信号的电容计数值达到所述第三预设阈值,则重新选择多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道,并检测所述单个电容检测通道的检测信号。
在本发明的一个实施例中,所述第三预设阈值为200。
本发明第二方面的实施例提出了一种触控装置,包括触摸检测单元和控制单元。其中,所述触摸检测单元包括多条电容检测通道;所述控制单元与所述触摸检测单元相连,用于设置所述多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道,并实时检测所述单个电容检测通道的检测信号,在判断所述检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,继续监测所述检测信号的电容计数值,并当检测到所述检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启所述其他电容检测通道进行检测,并对所述多条电容检测通道检测到的信号进行处理。
根据本发明实施例的触控装置,控制单元设置触摸屏中的单个电容检测通道,并对其进行实时检测,发现干扰的规律和周期,找出干扰间隙,对检测到的信号进行处理,使产品可以在无干扰情况下工作,即最大程度的避免干扰源的影响,从根源上消除了干扰源带来的影响。
在本发明的一个实施例中,所述第一预设阈值为有干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值,所述第二预设阈值为无干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值。
在本发明的一个实施例中,所述第一预设阈值为500,所述第二预设阈值为20。
在本发明的一个实施例中,所述控制单元还用于持续检测所述多条电容检测通道的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值进行比较以判断是否有按键被触发,如果有检测信号的数值达到所述第三预设阈值,则判断有按键被触发,对所述按键动作进行处理;如果没有检测信号的电容计数值达到所述第三预设阈值,则重新选择多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道,并检测所电容检测通道的检测信号。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是根据本发明实施例的用于电容检测的抗干扰方法的流程图;
图2是应用根据本发明实施例的用于电容检测的抗干扰方法的EFT测试流程图;
图3a是EFT干扰源时序图;
图3b是电容检测时序图;以及
图4是根据本发明实施例的触控装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在电容检测中,所有的干扰都不是连续的,而是由多个干扰通过一定的频率组成干扰群。例如,干扰群叠加在220V的电源线上,经过电源板滤波衰减后,作用在单片机的5V电源上。通过示波器监测5V电源并分析波形,可以总结出干扰规律。虽然良好的电源可以隔离大部分干扰,但仍有部分干扰会传递到单片机上,甚至影响单片机正常工作,最终导致设备出错。干扰也会对产品产生作用,使产品偏离正常工作状态。而在干扰的间隙中,环境是纯净的,产品处于或处在在良好的工作状态。
下面参考图1描述根据本发明实施例的用于电容检测的抗干扰方法,包括如下步骤:
步骤S110:设置多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道。
步骤S120:检测当电容检测通道的检测信号,并在判断检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,并继续监测检测信号的电容计数值。
在本发明的实施例中,首先设置计数基值,在上述计数基值的基础上统计检测信号的电容计数值,并在判断检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,并继续监测所述检测信号的电容计数值。需要说明的是,继续监测所述检测信号的电容计数值仍是在上述计数基值的基础上进行统计。换言之,每一次统计检测信号的电容计数值均是在计数基值的基础上进行统计。在本发明的一个实施例中,第一预设阈值为有干扰源环境下的检测信号的数值阈值。第一预设阈值为500。
步骤S130:当检测到检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启其他电容检测通道并进行检测。
在上述计数基值的基础上,监测所述检测信号的电容计数值,当检测到检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启其他电容检测通道并进行检测。
在本发明的一个实施例中,第二预设阈值为无干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值。第二预设阈值为20。
步骤S140:对多条电容检测通道检测到的信号进行处理。
对多条电容检测通道检测到的信号进行处理,进一步包括如下步骤:
步骤S141:检测多条电容检测通道的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值进行比较以判断是否有按键被触发。
其中,第三预设阈值为200。
步骤S142:如果有检测信号的电容计数值达到第三预设阈值,则判断有按键被触发,对按键动作进行处理。
步骤S143:如果没有检测信号的数值达到第三预设阈值,则重新选择多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道,并检测电容检测通道的检测信号。
预设阈值可以通过直接观察电容检测通道的变化分析得出。例如,触摸芯片自带的开发环境可以直观有效的读取电容检测通道的变化。在这种开发环境下得到参考阈值,分别包括:表示干扰环境的第一预设阈值为500,表示无干扰源环境下的检测信号的第二预设阈值为20,表示手指触摸阈值的第三预设阈值为200。如果干扰周期在500ms以内,人在使用时不会有迟钝的感觉。如果干扰周期大于500ms,即频率为2HZ,由于低频段干扰能量小,则对单片机工作影响并不突出。如果干扰严重影响单片机的工作,则需要在硬件上增加滤波电路。本方法的基础是单片机能够正常工作并且程序执行情况正常,因此需要良好的硬件系统支持。
EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC测试是所有家电类产品必须通过的测试。图2为以EMC测试中的EFT测试为例,使用根据本发明的用于电容检测的抗干扰方法的使用方法的流程图。其中,EFT测试的参数如表1中所示。本方法可以应用到所有与EFT一样有规律的干扰源。
Figure BDA00002681497500081
表1
步骤210:开启单个电容检测通道。设置任一电容检测通道作为单个电容检测通道。
步骤220:检测单个电容检测通道的检测信号,并判断是否达到第一阈值。当电容检测通道的检测信号的电容计数值达到判断干扰源的第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,避免干扰源对电容检测的影响,并继续监测检测信号的数值。
步骤230:判断检测信号的电容计数值是否达到第二阈值。当检测信号的电容计数值达到判断无干扰源的第二预设阈值时,打开其他电容检测通道进行检测,使电容检测始终工作在纯净的电网环境中。
步骤240:判断是否有按键被触发。持续检测多条电容检测通道的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值200进行比较以判断是否有按键被触发。
步骤S250:对按键动作进行处理。
例如,模拟人类的使用习惯,每秒钟按键2次比较合理,每次按键后需对按键动作进行处理。
如果有检测信号的电容计数值达到第三预设阈值,则判断有按键被触发,对按键动作进行处理。
如果没有检测信号的电容计数值达到第三预设阈值,则回到步骤210。
如图3a所示为EFT干扰源时序图,图3b为对应EFT干扰源的电容检测情况,用于电容检测的抗干扰方法通过判断单个电容检测值与干扰环境阈值的关系来检测干扰源的规律。由图3a和3b中可见电容检测在300ms的周期中依次停止和开始。
根据本发明实施例的用于电容检测的抗干扰方法,设置单个电容检测通道后对其进行实时检测,通过发现干扰的规律和周期,找出干扰间隙,对检测到的信号进行处理,使产品可以在无干扰情况下工作,即最大程度的避免干扰源的影响,从根源上消除了干扰源带来的影响。
下面参考图4描述根据本发明实施例的触控装置100,包括触摸检测单元110和控制单元120。其中,触摸检测单元110包括多条电容检测通道111;控制单元120与触摸检测单元110相连,用于设置多条电容检测通道111中的一个为单个电容检测通道,并检测单个电容检测通道的检测信号,在判断检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,继续监测检测信号的电容计数值,并当检测到检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启其他电容检测通道进行检测,并对多条电容检测通道111检测到的信号进行处理。
在本发明的实施例中,控制单元120首先设置计数基值,在上述计数基值的基础上统计检测信号的电容计数值,并在判断检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,并继续监测所述检测信号的电容计数值。需要说明的是,继续监测所述检测信号的电容计数值仍是在上述计数基值的基础上进行统计。换言之,每一次统计检测信号的计数值均是在计数基值的基础上进行统计。
本发明的一个实施例中,触摸检测单元110可以为触摸屏、触摸按键或触摸板等触控装置。
本发明的一个实施例中,控制单元120还用于检测多条电容检测通道111的检测信号,并将检测到的检测信号的数值与第三预设阈值进行比较以判断是否有按键被触发,如果有检测信号的数值达到第三预设阈值,则判断有按键被触发,对按键动作进行处理;如果没有检测信号的数值达到第三预设阈值,则重新选择多条电容检测通道111中的一个为单个电容检测通道,并检测电容检测通道的检测信号。
在本发明的一个实施例中,第一预设阈值为有干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值,第二预设阈值为无干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值。第一预设阈值为500,第二预设阈值为20。
其中,预设阈值可以通过直接观察电容检测通道的变化分析得出。例如,触摸芯片自带的开发环境可以直观有效的读取电容检测通道的变化。在这种开发环境下得到参考阈值,分别包括:表示干扰环境的第一预设阈值为500,表示无干扰源环境下的检测信号的第二预设阈值为20,表示手指触摸阈值的第三预设阈值为200。如果干扰周期在500ms以内,人在使用时不会有迟钝的感觉。如果干扰周期大于500ms,即频率为2HZ,由于低频段干扰能量小,则对单片机工作影响并不突出。如果干扰严重影响单片机的工作,则需要在硬件上增加滤波电路。本方法的基础是单片机能够正常工作并且程序执行情况正常,因此需要良好的硬件系统支持。
EMC(Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC测试是所有家电类产品必须通过的测试。下面以EMC测试中的EFT测试为例,对根据本发明的触控装置的使用方法进行说明,可以理解的是,下述说明仅出于示例目的,本发明的实施例不限于此。其中,EFT测试的参数如表1中所示。本装置可以应用到所有与EFT一样有规律的干扰源。
步骤310:控制单元120开启单个电容检测通道。控制单元120设置触摸屏110中包括的多条电容检测通道111中的任一通道作为单个电容检测通道。
步骤320:控制单元120实时检测单个电容检测通道的检测信号,并判断是否达到第一阈值。当控制单元120判断单个电容检测通道的检测信号的电容计数值达到判断干扰源的第一预设阈值时,控制单元120关闭其他电容检测通道,避免干扰源对电容检测的影响,并继续监测检测信号的电容计数值。
步骤330:控制单元120判断检测信号的电容计数值是否达到第二阈值。当控制单元120判断检测信号的电容计数值达到判断无干扰源的第二预设阈值时,控制单元120打开其他电容检测通道进行检测,使电容检测始终工作在纯净的电网环境中。
步骤340:控制单元120判断是否有按键被触发。控制单元120持续检测多条电容检测通道111的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值200进行比较以判断是否有按键被触发。
步骤S350:控制单元120对按键动作进行处理。
例如,模拟人类的使用习惯,每秒钟按键2次比较合理,每次按键后控制单元120需对按键动作进行处理。
如果控制单元120判断有检测信号的电容计数值达到第三预设阈值,则判断有按键被触发,控制单元120对按键动作进行处理。
如果控制单元120判断没有检测信号的电容计数值达到第三预设阈值,则回到步骤310。
如图3a所示为EFT干扰源时序图,图3b为对应EFT干扰源的电容检测情况,用于电容检测的抗干扰方法通过判断单个电容检测值与干扰环境阈值的关系来检测干扰源的规律。由图3a和3b中可见电容检测在300ms的周期中依次停止和开始。
根据本发明实施例的触控装置,控制单元设置单个电容检测通道后对其进行实时检测,通过发现干扰的规律和周期,找出干扰间隙,对检测到的信号进行处理,使产品可以在无干扰情况下工作,即最大程度的避免干扰源的影响,从根源上消除了干扰源带来的影响。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于电容检测的抗干扰方法,其特征在于,包括如下步骤:
设置多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道;
检测所述单个电容检测通道的检测信号,并在判断所述检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,并继续监测所述检测信号的电容计数值;
当检测到所述检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启所述其他电容检测通道并进行检测;以及
对所述多条电容检测通道检测到的信号进行处理。
2.如权利要求1所述的抗干扰方法,其特征在于,所述第一预设阈值为有干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值,所述第二预设阈值为无干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值。
3.如权利要求1或2所述的抗干扰方法,其特征在于,所述第一预设阈值为500。
4.如权利要求1或2所述的抗干扰方法,其特征在于,所述第二预设阈值为20。
5.如权利要求1所述的抗干扰方法,其特征在于,所述对多条电容检测通道检测到的信号进行处理,包括如下步骤:
检测所述多条电容检测通道的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值进行比较以判断是否有按键被触发;
如果有检测信号的电容计数值达到所述第三预设阈值,则判断有按键被触发,对所述按键动作进行处理;
如果没有检测信号的电容计数值达到所述第三预设阈值,则重新选择多条电容检测通道中的一个作为单个电容检测通道,并检测所述单个电容检测通道的检测信号。
6.如权利要求5所述的抗干扰方法,其特征在于,所述第三预设阈值为200。
7.一种触控装置,其特征在于,包括:
触摸检测单元,所述触摸检测单元包括多条电容检测通道;
控制单元,所述控制单元与所述触摸检测单元相连,用于设置所述多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道,并实时检测所述单个电容检测通道的检测信号,在判断所述检测信号的电容计数值达到第一预设阈值时,关闭其他电容检测通道,继续监测所述检测信号的电容计数值,并当检测到所述检测信号的电容计数值达到第二预设阈值时,开启所述其他电容检测通道进行检测,并对所述多条电容检测通道检测到的信号进行处理。
8.如权利要求7所述的触控装置,其特征在于,所述第一预设阈值为有干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值,所述第二预设阈值为无干扰源环境下的检测信号的电容计数值阈值。
9.如权利要求7或8所述的触控装置,其特征在于,所述第一预设阈值为500,所述第二预设阈值为20。
10.如权利要求7所述的触控装置,其特征在于,所述控制单元还用于持续检测所述多条电容检测通道的检测信号,并将检测到的检测信号的电容计数值与第三预设阈值进行比较以判断是否有按键被触发,如果有检测信号的数值达到所述第三预设阈值,则判断有按键被触发,对所述按键动作进行处理;如果没有检测信号的电容计数值达到所述第三预设阈值,则重新选择多条电容检测通道中的一个为单个电容检测通道,并检测所述单个电容检测通道的检测信号。
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