CN104160624A - 低消耗电容变化测量装置和相关联的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种测量电容(C_X)的变化(ΔC_X)的装置，包括：·用于从供电电压(V_CC)对所述电容(C_X)充电的部件，·用于使所述电容(C_X)以固定的放电次数(x)在基准电容(C_S)中放电的部件，·用于测量电压(V_S)以及检测基准电容(C_S)两端的电压阈值(V_TH)的部件。根据本发明，所述测量装置还包括：·用于在所述电容(C_X)在所述基准电容(C_S)中进行电荷转移之后，在持续时间(t)期间从供电电压(V_CC)利用电流(l_C)对基准电容(C_S)充电的部件，以及，·用于测量所述持续时间(t)相对于先前所测量的持续时间之间的变化以便估计所述电容(C_X)的变化(ΔC_X)的部件。

Description

低消耗电容变化测量装置和相关联的方法

技术领域

本发明有关于一种电荷转移电容传感器。更特别地，本发明与把这样的传感器在应用在车辆的门把手中以用于被授权用户的所说的“免提”进入其车俩有关。

背景技术

当今，一些机动车辆配备有“免提”进入；即车辆的被授权用户不再需要钥匙来打开其车辆的门和其它门扇(发动机罩、行李箱等)。代替钥匙，用户拥有车辆电子系统与之相互作用的识别证章(或遥控器)。

为了请求把门打开，驾驶员例如要接近门把手。电容存在传感器，在此情况下为位于把手中的电荷转移电容传感器，检测驾驶员的手的存在。该传感器被连接到车辆的电子计算机(ECU：用于“Electronic Control Unit(电子控制单元)”的英文缩写)并向其传送存在检测信号。车辆的电子计算机已预先将用户识别为被授权进入该车辆，或者替换地，跟在接收到该检测信号之后电子计算机对该识别进行处理。为此，车辆的电子计算机借助于天线LF(用于“Low Frequency(低频)”，低频的英文缩写)将识别请求传送到由用户持有的证章(或遥控器)。该证章作为响应通过RF(射频)波向车辆的电子计算机传送发送其它的识别码。如果电子计算机将该识别码辨认为授权进入车辆的识别码，则其起动将门打开。相反地，如果电子计算机没有接收到识别码或如果所接收的识别码是错误的，则不进行打开。

如图1图解那样，这样的电容传感器3由被集成在门把手6中的电极4和连接到地的第二电极构成。该第二电极可包括用户身体和直接或间接地连接到地的邻近环境的一部分。例如其可能关系到用户的手M，应该检测手M在门把手6附近的存在。

当用户的手M接近门把手6时，即其沿着图1所图解的箭头方向从位置1经过位置2时，被集成在把手6中的电极4的电容C_X增大。借助位于连接到电极4的印刷电路5上的基准电容C_S测量变化ΔC_X。如果电容C_X的值超过阈值，则这致使检测生效。事实上，这表明用户的手M在门把手6上的位置2处或与该把手6足够邻近且其请求进入该车辆。

从现有技术可知，电荷转移电容传感器3通过执行由很多次数的该电容C_X在基准电容C_S中的充电和放电直到达到在基准电容C_S两端的固定的电压阈值构成的电荷转移来允许测量集成在门把手6中的电极4的电容C_X的变化ΔC_X。根据电极4的电容C_X为了达到在基准电容C_S两端的电压阈值而必须执行的在基准电容C_S中放电的次数的变化来实现电极4的电容C_X相对前一周期的变化ΔC_X的估计。这些电容传感器3牵涉允许引导电流以首先借助于供电电压实现对电极4的电容C_X的充电、以及接下来的其在基准电容C_S中的放电的开关部件。根据现有技术并且如图2所图解的，电荷转移、即充电和放电的接续分为四个步骤：

·第1步骤：第一步骤包括从供电电压V_CC对电极4的电容C_X充电。为此，第一开关S1被闭合且第二开关S2被打开。

·第2步骤：一旦充电结束，第一开关S1被打开。

·第3步骤：随后可以开始电极4的电容C_X在基准电容C_S中的放电。为此，第一开关S1处于打开且第二开关S2被闭合。

·第4步骤：一旦实现放电，第二开关S2被打开。

重复电荷转移，直到基准电容C_S两端的电压V_s达到阈值电压V_TH。为达到该阈值V_TH所需的电极4的电容C_X向基准电容C_S的放电次数x给出电极4的电容C_X的映像。接下来借助于开关S将基准电容C_S完全放电来准备下一次测量。

放电次数x的计数器和微控制器(图2上未表示)允许确定电极4的电容C_X。

支配电容传感器3的运转的等式为如下：

$V_S\left(x\right)=\frac{C_X}{C_S}\×V_{\mathrm{CC}}+V_S(x-1)\×(1-\frac{C_X}{C_S})$

基准电容C_S两端的电压V_s的演变构成根据电极4的电容C_X向基准电容C_S的放电次数x的数学序列且由等式(1)给出：

$V_S\left(x\right)=V_{\mathrm{CC}}\×(1-{(1-\frac{C_X}{C_S})}^x)---\left(1\right)$

电荷转移结束时，基准电容C_S两端的电压V_S达到阈值电压V_TH，并得到由等式(2)的定义的放电次数x：

$x=-\frac{C_S}{C_X}\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})---\left(2\right)$

可定义Th作为检测阈值，Th对应于在电极4的电容C_X的两种状态之间、即在C_X和C_X+ΔC_X之间的电荷转移次数。

Th等于在电容C_X的值和电容C_X+ΔC_X的值之间的放电次数x的变化。

因此：

$\mathrm{Th}=-\frac{C_S}{C_X}\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})+\frac{C_S}{C_X+\mathrm{\Δ}{C}_X}\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})$

这给出：

$\mathrm{\Δ}{C}_X=\frac{-\mathrm{Th}\×{C_X}^2}{C_S\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})-\mathrm{Th}\×C_X}$

根据现有技术，由于基准电容C_s远大于电极4的电容C_X，因此可获得如下的电容C_X的变化ΔC_X：

$\mathrm{\Δ}{C}_X\≈\frac{-\mathrm{Th}\×{C_X}^2}{C_S\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})}---\left(3\right)$

该等式(3)对于本领域的技术人员是已知的。

因此，可由电容传感器3测量的由等式(3)的定义的电容C_X的变化ΔC_X，(换句话说，传感器3灵敏度)，取决于许多个参数：存储电容C_S的值、供电电压V_CC、测量截止电压阈值V_TH并且特别主要地取决于乘方的电极电容C_X ²。但是，电极4的电容C_X是难以控制的且根据环境(温度、湿度...)变化，这降低了电容C_X的变化ΔC_X的值并且因此降低了电容传感器3的灵敏度和性能。

此外，决定测量持续时间的放电次数x与基准电容C_s成比例(参照等式(2))，基准电容C_S本身取决于其它参数并且特别取决于所希望的变化ΔC_X(参照等式(3))。因此对于给定的电容C_X的变化ΔC_X而言，对应于基准电容C_s的值和因此对应于固定的放电次数x(Th、V_CC、V_TH、和C_X为固定参数)。因此，放电次数x、即电荷转移持续时间或直到检测时的电容C_X的变化ΔC_X的测量持续时间是固定的且不能被优化。事实上，如果将放电次数x减少一半，例如，用于减少测量持续时间，则根据等式(2)，基准电容C_S被除以2，并且因此电容C_X的变化ΔC_X降低，因为根据等式(3)其被乘以2。在这样的装置的情况下，因此没有任何在不能影响电容C_X的变化ΔC_X，即电容传感器3的灵敏度的情况下优化电容传感器3的测量持续时间的手段。

然而，电容传感器的测量持续时间应该是极其快速的，因为：

·门的打开机构应该对驾驶员来说是完全显见的。事实上，驾驶员预期门的打开与在进行未安装有电容传感器3的机械把手的打开的情况下同样地快速，

·由于在车辆要停止时电容传感器3在长时段期间运转，因此应该最小化电容传感器3的消耗。但是，该消耗关系到测量持续时间，如果减少测量的持续时间，则消耗也下降。

然而，如此前详述的，由于测量持续时间的减少造成电容传感器3的灵敏度降低，这可能引起检测相当延迟。事实上，传感器灵敏度的降低表明只在测量到电容C_X的大的变化ΔC_X时实现检测。因此在测量持续时间和希望的灵敏度、即希望的电容C_X的变化ΔC_X之间存在必要的折中。将理解，实现其电容C_X的变化ΔC_X独立于测量持续时间的电容传感器3有很大的优势。

从现有技术(参照图3)可知一种允许应对这些缺点的电容C_X的变化ΔC_X的测量装置。在此情况下，文献FR 2 938 344 B1描述了一种电容C_X的变化ΔC_X的测量装置，该装置还包括：

·第三电容，称作测量电容C_M，其被连接到地，

·用于从供电电压V_CC对该测量电容进行充电的部件(开关S3)，和

·用于以变化的放电次数n使测量电容C_M向基准电容C_S放电的部件(开关S4)。

该测量电容C_M允许以电容C_X的变化ΔC_X独立于所测量的电极4的电容C_X这样的方式来实现变化ΔC_X的测量。这允许在不影响电容C_X的变化ΔC_X的情况下优化直到检测电容传感器3时(即优化充电和/或放电次数)的测量持续时间。

根据在文献FR 2 938 344 B1中描述的发明，电荷转移分为两个阶段：获取和测量。

获取阶段包括传统的电极4的电容C_X在基准电容C_S中的电荷转移。与先前描述的传统的电荷转移不同的是，在固定的放电次数x之后而不是在基准电容C_S两端的电压V_S达到电压阈值V_TH时停止电荷转移。

测量阶段包括测量电容C_M在基准电容C_S中的直到基准电容C_S两端的电压V_s达到阈值电压V_TH的可变放电次数n的电荷转移，。

在获取阶段，以如下的方式将电极4的电容C_X的电荷转移到测量电容C_S中：

·第1步骤：第一步骤包括从供电电压V_CC对电极4的电容C_X充电。为此，第一开关S1被闭合且第二开关S2被打开。

·第2步骤：一旦对电极4的电容C_X充电结束，就打开第一开关S1。

·第3步骤：可以开始电极4的电容C_X在基准电容C_S中的放电。为此，第一开关S1处于打开且第二开关S2被闭合。

·第4步骤：一旦实现电极4的电容C_X在基准电容C_S中的放电，就打开第二开关S2。

第三和第四开关S3和S4在该获取阶段期间是打开的。因此，测量电容C_M在该获取阶段期间既未被充电也未被放电。

该充电和放电的周期被重复预定和固定的回数x。

在测量阶段期间，测量电容C_M的电荷被转移到基准电容C_S中直到该电容两端的电压V_S达到阈值V_TH。

·第1步骤：第一步骤包括对测量电容C_M充电。为此，第三开关S3被闭合且第四开关S4被打开，

·第2步骤：一旦对测量电容C_M充电结束，就打开第三开关S3，

·第3步骤：可以开始测量电容C_M在基准电容C_S中的放电。为此，第三开关S3处于打开且第四开关S4被闭合，

·第4步骤：一旦实现测量电容C_M在基准电容C_S中的放电，就打开第四开关S4。

第一和第二开关S1和S2在该测量阶段期间是打开的。因此，电极4的电容C_X在该测量阶段期间既未被充电也未被放电。

重复该周期，直到基准电容C_S两端的电压V_S达到阈值电压V_TH。达到该阈值所需要的可变放电次数(称为n)表示电容C_X的映像。接下来通过闭合开关S来使基准电容C_S被完全放电而准备下一次测量。

因此，根据文献FR 2 938 344 B1，电极4的电容C_X的变化ΔC_X不再取决于电容C_X，而是变化ΔC_X根据等式(4)来定义：

$\mathrm{\Δ}{C}_X=\frac{\mathrm{Th}\×C_M}{x}---\left(4\right)$

也就是说，电容C_X的变化ΔC_X取决于测量电容C_M、电极C_X在测量电容C_S中的固定的放电次数x和检测阈值Th。并且测量电容C_M向基准电容C_S的可变放电次数n由下式定义：

$n=-\frac{C_S\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})+x\×C_X}{C_M}---\left(5\right)$

测量电容C_M是固定的，固定的放电次数x也是固定的，并且检测阈值Th同样被确定和固定(因为其等于对应于门把手6上的驾驶员的手的检测阈值的测量电容C_M在基准电容C_S中的放电次数n)，因此可以不取决于电容C_X的值而通过对应地选择C_M、x、和Th的值来选择电容C_X的变化ΔC_X。因此电容C_X的变化ΔC_X也不再取决于该电容C_X的值。

然而，该装置的重大缺点是来自用于对测量电容C_M充电和放电的开关S3和S4的寄生剩余电容的存在。这些剩余电容造成限制测量电容C_M的最小值的结果，在测量电容C_M的最小值以下，电容C_X的变化ΔC_X不再可以被改善(减小)。一般地，开关呈现出5皮法的剩余电容。两个开关S3和S4因此呈现出2×5＝10皮法的累积剩余电容。应该根据该累积剩余电容来选择测量电容C_M的值，和一般地对其值进行选择以等于该剩余电容，即10皮法的量级。因此当测量电容C_M＝10皮法时电容C_X的变化ΔC_X(可测量的变化ΔC_X的最小值)达到最小并且变化ΔC_X不能再利用文献FR 2 938 344 B1中描述的现有技术的装置而被优化。在使用示例中，如果Th＝5、x＝170和如果C_M＝10皮法(由于两个开关S3和S4的剩余电容的最小值)，那么电容C_X的变化ΔC_X等于0.3皮法。现在，如果可以使测量电容C_M的值下降，则将按比例地改善(减小)电容C_X的变化ΔC_X，但是这是不可能的，因为电路已经呈现10皮法的剩余电容。

发明内容

本发明提出一种允许应对该缺点的电容C_X的变化ΔC_X的测量装置。更确切地，相对于现有技术中获得的电容C_X的变化ΔC_X，本发明提出了其中电容C_X的变化ΔC_X被改善的装置。

为此，本发明提出一种测量电容的变化ΔC_X的装置，包括：

·供电电压，

·用于从供电电压对电容充电的部件，

·用于使所述电容以固定的放电次数x在基准电容C_S中放电的部件，

·用于测量基准电容C_S两端的电压V_S的部件，

·用于检测基准电容C_S两端的电压阈值V_TH的部件，

本发明在于所述装置还包括如下的事实：

·用于在已使电容C_X以固定的放电次数x在基准电容C_S中充电和放电之后，在持续时间t期间从供电电压V_CC利用电流对所述基准电容C_S充电的部件，

·用于校准对基准电容C_S充电的电流的部件R_C，

·用于如下的部件：

о以时间分辨率Δt测量持续时间t，和

о计算该持续时间t相对于先前所测量的持续时间的变化，该变化表示电容C_X的变化ΔC_X。

根据本发明，定义了对应于电容的变化ΔC_X的在持续时间t期间的所述时间分辨率的间隔数目的预定的检测阈值Th。

有利地，由

$x=\frac{\mathrm{Th}\×\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Δ}{C}_X\×R_c}$

来定义电容向基准电容C_S的固定的放电次数x。

持续时间t是由为了使基准电容C_S两端的电压V_S等于电压阈值V_TH所需的持续时间定义的，并且等于：

$t=-R_C\×C_S\×\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right)}\right)$

电容变化ΔC_X的测量独立于电容C_X且等于：

$\mathrm{\Δ}{C}_X=\frac{\mathrm{Th}\×\mathrm{\Δt}}{R_C\×x}$

在优选的实施方式中，基准电容C_S呈现比所述电容的电容大的电容。

本发明还涉及利用根据如上特征的任意一个的测量电容变化的装置的任意的用于检测设备用户的存在的电容传感器，如其电容变化ΔC_X被测量的电容包括：设置在所述设备内部的检测电极，对在所述检测电极和所述检测电极的邻近环境之间电容进行测量。

合理地，其中设置有检测电极的设备是车辆的门把手。

本发明适合于任何包括如先前所描述的电容传感器的机动车辆以及相关联的测量电容C_X的变化ΔC_X的方法。

附图说明

通过阅读随后的描述并查看随附的附图，本发明的其它特征和优点将变得明显，在附图中：

·图1表示集成有先前描述的电荷转移的电容传感器的车辆门把手的示意图示

·图2表示先前描述的根据现有技术的电荷转移的电容传感器的示意图，

·图3表示根据在FR 2 938 344 B1中描述的现有技术的电荷转移电容传感器的示意图，

·图4表示根据本发明的电荷转移电容传感器的示意图。

具体实现方式

本发明提出如图4所图解的电容C_X的变化ΔC_X的测量装置，所述装置还包括被放置于供电电压V_CC和测量电容C_S之间的充电电阻R_C。

根据本发明的电荷转移分为两个阶段：获取和测量。

获取阶段与现有技术的相同。如先前描述那样，在该获取阶段期间，电极4的电容C_X以固定的放电次数x在基准电容C_S中充电和放电。

根据本发明，在测量阶段，通过充电电阻R_C的充电电流l_C对基准电容C_S充电，直到该基准电容C_S两端的电压V_S达到阈值值V_TH。

该测量阶段的唯一步骤包括由通过充电电阻R_C的充电电流l_C对基准电容C_S充电。为此，第三开关S3被闭合。

在该测量阶段期间，第一和第二开关S1和S2是打开的。因此，在该测量阶段期间，电极4的电容C_X既不被充电也不被放电。

继续充电直到基准电容C_S两端的电压V_S达到阈值电压V_TH。为达到阈值V_TH所需的充电持续时间t表示电容C_X的映像。因此测量在第三开关S3闭合和检测(即对应于V_S＝V_TH的瞬间)之间的持续时间t。对基准电容C_S充电的充电电流l_C是恒定的并由通过充电电阻R_C的通路校准。通过改变充电电阻R_C的值来改变充电电流l_C的强度以及在基准电容C_S中的充电持续时间t。

接下来通过闭合开关S来使基准电容C_S被完全放电从而准备下一次测量。

根据本发明，支配低消耗电容传感器3运转的等式如下：

·在获取阶段，基准电容C_S两端的电压V_S的演变由等式(1)给出，

·在测量阶段，定义为了使V_S＝V_TH所需的充电持续时间t：

$V_{\mathrm{TH}}=(V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right))\×(1-e^{-\frac{1}{R_C+C_S}})+V_X\left(x\right)$

其等于

$\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right)}=e^{-\frac{1}{R_C+C_S}}$

然后

$-\frac{1}{R_C\×C_S}=\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right)}\right)$

并且最后

$t=-R_C\×C_S\×\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right)}\right)---\left(6\right)$

利用时间基数Δt测量持续时间t，时间基数Δt是印刷电路5的时钟的时间测量精度。该时间基数Δt(或时间分辨率)因此由印刷电路5的时钟固定。将包括在持续时间t内的Δt精度的间隔数目称为y，即y＝t/Δt，并得到：

$y\×\mathrm{\Δt}=-R_C\×C_S\×\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right)}\right)$

这等于：

$y\×\mathrm{\Δt}=-R_C\×C_S\×\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{CC}}\×(1-{(1-\frac{C_X}{C_S})}^x)}\right)$

然后，

$y\×\mathrm{\Δt}=-R_C\×C_S\×\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}\×{(1-\frac{C_X}{C_S})}^x}\right)$

分离出y，得到

$y=-\frac{R_C\×C_S}{\mathrm{\Δt}}\×[\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})-\ln \left({(1-\frac{C_X}{C_S})}^x\right)]$

然后，

$y=-\frac{R_C\×C_S}{\mathrm{\Δt}}\×[\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})-x\×\ln (1-\frac{C_X}{C_S})]$

进行极限展开因为基准电容C_S的值远大于电极4的电容C_X的值。于是得到：

$y=-\frac{R_C\×C_S}{\mathrm{\Δt}}\×[\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})-x\×\frac{C_X}{C_S}]$

然后，

$y=-\frac{R_C}{\mathrm{\Δt}}\×[C_S\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})-x\×C_X]$

将Th定义为致使进行检测的y的变化，因此Th等于：

$\mathrm{Th}=\frac{R_C}{\mathrm{\Δt}}[-C_S\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})-x\×C_X+C_S\×\ln (1-\frac{V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}})+x\×(C_X+\mathrm{\Δ}{C}_X)]$

即又为：

$\mathrm{Th}\×\frac{\mathrm{\Δt}}{R_C}=x\×\mathrm{\Δ}{C}_X$

以及最后：

$\mathrm{\Δ}{C}_X=\frac{\mathrm{Th}\×\mathrm{\Δt}}{R_C\×x}---\left(7\right)$

因此，根据本发明的等式(7)，电容C_X的变化ΔC_X由如下确定：

·获取周期的固定的放电次数x，

·充电电阻R_C的值，和

·时间基数Δt(印刷电路5时钟的时间分辨率)。

因此可以增大充电电阻R_C的值，以便改善电容C_X的变化ΔC_X，即以便改善电容传感器3的灵敏度。

还可以借助软件减少印刷电路5的时钟的时间分辨率Δt，以便改善电容C_X的变化ΔC_X。

因此本发明的优点为，相对于现有技术减少了检测时间(并且因此减少了电容传感器3的消耗)，和/或由于可由电容传感器3测量的电极4的电容C_X的变化ΔC_X的减少而增大了检测精度。

下面图解时间和精度的收益的示例。假设电容传感器3具有如下特征：

·C_X＝35皮法，

·Th＝5，

·V_TH＝1.1伏，

·V_CC＝3.3伏，

·C_S＝20纳法，

·x＝170。

根据现有技术的方案，即根据在FR 2 938 344 B1中描述的发明，通过使用最小值的测量电容C_M，即C＝10皮法(剩余电容)，那么根据等式(5)，直到使V_S＝V_TH的电荷转移的次数n，等于n＝215。

并且用于实现电荷转移的总的周期数N＝(n+x)等于385。利用具有Δt＝2微秒的分辨率的时钟，电荷转移持续12微秒。385次电荷转移的持续时间、即检测持续时间因此为4.6毫秒(385×0.12)。并且根据等式(4)，电容C_X的变化ΔC_X等于ΔC_X＝0.3皮法。

根据本申请的发明，通过将充电电阻固定为R_C＝200千欧并且印刷电路5的时钟的分辨率与先前的示例相同(Δt＝2微秒)，那么：

·V_S(x)根据等式(1)相当于V_S(170)＝0.849伏，

·根据等式(6)，持续时间t等于t＝430微秒，即0.43毫秒，

·电容C_X在基准电容C_S中的x＝170的电荷转移的持续时间等于2.04毫秒(170×0.12)，

·总的检测持续时间因此等于2.47毫秒(2.04+0.43)，即比先前技术的持续时间(4.6毫秒)快1.84倍。

根据本发明的电荷转移装置允许以显著方式减少测量时间t，以及因此减少电容传感器3的消耗。

在另一示例中，通过将充电电阻R_C的值增大到R_C＝800千欧，以减小电容C_X的变化ΔC_X的值，那么：

·根据等式(6)，可变持续时间t＝1.723毫秒，和

·总的检测持续时间等于3.76毫秒(1.723+2.04)，即为现有技术的持续时间(4.6毫秒)的0.82倍因而更短，以及根据等式(7)，电容C_X的变化ΔC_X等于ΔC_X＝0.073皮法，即相对于现有技术变化ΔC_X被除以4。

因此，本发明通过比在文献FR 2 938 344 B1中描述的现有技术的方案更快和/或更精确得多的电容传感器而允许检测用户的手的接近。

本发明不限制于所描述的实施方式。特别是，本发明适用于任何电容变化测量装置并且不限制于用户的手在车辆门把手上的接近的检测。

Claims (10)

1.一种测量电容(C_X)的变化(ΔC_X)的装置，包括：

·供电电压(V_CC)，

·用于从所述供电电压(V_CC)对所述电容(C_X)充电的部件，

·用于使所述电容(C_X)以固定的放电次数(x)在基准电容(C_S)中放电的部件，

·用于测量在所述基准电容(C_S)两端的电压(V_S)的部件，

·用于检测所述基准电容(C_S)两端的电压阈值(V_TH)的部件，

其特征在于所述装置还包括：

·用于在已使所述电容(C_X)以固定的放电次数(x)在所述基准电容(C_S)中充电和放电之后，在持续时间(t)期间从所述供电电压(V_CC)利用电流(l_C)对所述基准电容(C_S)充电的部件，

·用于校准对所述基准电容(C_S)充电的所述电流(l_C)的充电电阻R_C，

·用于如下的部件：

о以时间分辨率(Δt)测量所述持续时间(t)，和

о计算所述持续时间(t)相对于先前所测量的持续时间的变化，该变化表示所述电容(C_X)的变化(ΔC_X)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，定义对应于所述电容(C_X)的变化(ΔC_X)的在所述持续时间(t)期间的所述时间分辨率(Δt)的间隔数目(y)的预定的检测阈值(Th)。

3.根据权利要求1和2所述的装置，其特征在于，由

$x=\frac{\mathrm{Th}\×\mathrm{\Δt}}{\mathrm{\Δ}{C}_X\×R_c}$

来定义所述电容(C_X)向所述基准电容(C_S)的固定的放电次数(x)，其中：

Th：检测阈值

Δt：时间分辨率

ΔC_X：所述电容(C_X)的变化

R_C：充电电阻。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述持续时间(t)是由为了使所述基准电容(C_S)两端的电压(V_S)等于所述电压阈值(V_TH)所需的持续时间定义的，并且等于：

$t=-R_C\×C_S\×\ln \left(\frac{V_{\mathrm{CC}}-V_{\mathrm{TH}}}{V_{\mathrm{CC}}-V_S\left(x\right)}\right)$

其中：

C_S：基准电容

V_CC：供电电压

V_TH：电压阈值

V_S：基准电容(C_S)两端的电压。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，电容变化(ΔC_X)的测量独立于所述电容(C_X)且等于：

$\mathrm{\Δ}{C}_X=\frac{\mathrm{Th}\×\mathrm{\Δt}}{R_C\×x}$

其中x为所述电容(C_X)在所述基准电容(C_S)中的固定的放电次数。

6.根据前述权利要求中任意一项所述的装置，其特征在于，所述基准电容(C_S)呈现比所述电容(C_X)的电容大的电容。

7.一种利用根据前述权利要求中任意一项所述的测量电容(C_X)的变化的装置的用于检测设备用户的存在的电容传感器，其特征在于，其电容变化(ΔC_X)被测量的所述电容(C_X)包括设置在所述设备内部的检测电极(4)，对在所述检测电极(4)和所述检测电极(4)的邻近环境(M)之间所述电容(C_X)进行测量。

8.根据权利要求7所述的电容传感器，其特征在于，其中设置有所述检测电极(4)的设备是车辆的门把手(6)。

9.一种机动车辆，包括根据权利要求8所述的电容传感器(3)。

10.一种测量述电容(C_X)的变化(ΔC_X)的方法，利用根据权利要求1到6所述的测量装置，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

·在已使所述电容(C_X)以固定的放电次数(x)在所述基准电容(C_S)中充电和放电之后，在持续时间(t)期间从所述供电电压(V_CC)利用电流(l_C)对所述基准电容(C_S)充电，所述电流(l_C)是恒定的并由通过充电电阻(R_C)的通路校准，

·利用时间分辨率(Δt)测量所述持续时间(t)，

·计算所述持续时间(t)相对于先前所测量的持续时间的变化，该变化表示所述电容(C_X)的变化(ΔC_X)。