CN109407873A - 低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于触控技术领域，提供了一种低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法，通过对感应模块与电源模块连接处的电信号依序进行信号翻转、信号跟踪以及逻辑处理后输出优化电信号，并根据优化电信号的翻转次数判断感应模块是否被触摸触发。由此实现了判断触摸感应的效果，其电路结构简单，成本较低以及降低了功耗，因此解决了现有的触摸感应检测技术存在着因电路较为复杂，导致其成本较高以及功耗较高的问题。

Description

低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法

技术领域

本发明属于触控技术领域，特别是涉及一种低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法。

背景技术

目前，随着科技的发展，触控技术也越来越普及，例如：手机的触摸功能、广告牌的触摸显示等，这些都涉及到触摸控制或触摸感应的情形。然而，现有涉及触摸感应的检测电路相对比较复杂，导致其成本较高以及功耗较高的问题。

因此，现有的触摸感应检测技术存在着因电路较为复杂，导致其成本较高以及功耗较高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法，旨在解决现有的触摸感应检测技术存在着因电路较为复杂，导致其成本较高以及功耗较高的问题。

本发明第一方面提供了一种低功耗触摸感应的检测电路，所述检测电路包括：

用于提供电信号的电源模块；

用于对所述电信号进行信号翻转的触发模块；

用于对信号翻转后的所述电信号进行信号跟踪的信号跟随模块；

用于对信号跟踪后的所述电信号进行逻辑处理的逻辑模块；

与所述电源模块的输出端以及所述触发模块的输入端相连接，用于被触摸触发时产生电平信号，以使所述触发模块接入的电信号产生变化的感应模块；以及

用于检测逻辑处理后的所述电信号在预设时间内的翻转次数，并根据所述翻转次数判断所述感应模块是否被触发的检测模块。

本发明第二方面提供了一种低功耗触摸感应的检测装置，所述检测装置包括上述的检测电路。

本发明第三方面提供了一种低功耗触摸感应的检测方法，所述方法包括：

提供一个电信号并对所述电信号进行信号翻转，其中，当感应模块被触摸触发时将产生电平信号，以使信号翻转前的所述电信号产生变化；

对信号翻转后的所述电信号进行信号跟踪；

对信号跟踪后的所述电信号进行逻辑处理；

检测逻辑处理后的所述电信号在预设时间内的翻转次数，并根据所述翻转次数判断所述感应模块是否被触发。

综上所述，本发明提供了一种低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法，通过对感应模块与电源模块连接处的电信号依序进行信号翻转、信号跟踪以及逻辑处理后输出优化电信号，并根据优化电信号的翻转次数判断感应模块是否被触摸触发。由此实现了判断触摸感应的效果，其电路结构简单，成本较低以及降低了功耗，因此解决了现有的触摸感应检测技术存在着因电路较为复杂，导致其成本较高以及功耗较高的问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路的模块结构示意图。

图2为本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路的示例电路图。

图3为本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路中各个节点的信号波形示意图。

图4为本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路中感应模块被触发前后的波形示意图。

图5为本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测方法的步骤流程图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种低功耗出触摸感应的检测电路、装置及方法，通过对感应模块与电源模块连接处的电信号依序进行信号翻转、信号跟踪以及逻辑处理后输出优化电信号，并根据优化电信号的翻转次数判断感应模块是否被触摸触发。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

上述一种低功耗触摸感应的检测电路，包括电源模块101、感应模块102、触发模块103、信号跟随模块104、逻辑模块105以及检测模块106。

电源模块101的输出端与感应模块102的输出端以及触发模块103的输入端共接，触发模块103的输出端接信号跟随模块104的输入端，信号跟随模块104的输出端接逻辑模块105的输入端，逻辑模块105的输出端接检测模块106的控制端。

电源模块101用于提供电信号；触发模块103用于对电信号进行信号翻转；信号跟随模块104用于对信号翻转后的电信号进行信号跟踪；逻辑模块105用于对信号跟踪后的电信号进行逻辑处理；感应模块102用于被触摸触发时产生电平信号，以使触发模块103接入的电信号产生变化；以及检测模块106用于检测逻辑处理后的电信号在预设时间内的翻转次数，并根据翻转次数判断感应模块102是否被触发。

作为本发明一实施例，上述电源模块101提供的电信号为三角波信号，当然，也可以是矩形波信号或者正弦波信号。当感应模块102未被触发时(即没有人体靠近感应触摸传感器时)，则不会产生电平信号，此时感应模块102与电源模块101连接处的电信号全部都是由电源模块101产生的；一旦感应模块102被触发(即人体靠近感应触摸传感器)，则会产生电平信号，此时感应模块102与电源模块101连接处的电信号是由感应模块102和电源模块101共同产生的。因此，上述两者所产生的电信号是有差异的，其电信号都会经过信号翻转、信号跟踪以及逻辑处理后输出优化电信号，并且优化电信号在预设时间内的翻转次数也是有差异的，由此可以判断出感应模块是否被触发的结论。

图2示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路的示例电路，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，上述电源模块101包括第一电流源Ibp、第二电流源Ibn、第一开关SW1以及第二开关SW2；

第一电流源Ibp的输出端接第一开关SW1的第一端，第二电流源Ibn的输出端接第二开关SW2的第一端，第一开关SW1的第二端与第二开关SW2的第二端共接并作为电源模块101的输出端。第一开关SW1的PWM控制信号sn与第二开关SW2的PWM控制信号sp时序相反(请参阅图3)，第一开关SW1和第二开关SW2具体为机械开关，当然也可以是场效应管、三极管等具备开关功能的器件代替。

作为本发明一实施例，上述感应模块102包括感应电容Cf，感应电容Cf的第一端为感应模块102的输出端，感应电容Cf的第二端接地。感应电容Cf的第一端还与寄生电容Cp的第一端共接，寄生电容Cp的第二端接地。

作为本发明一实施例，上述触发模块103包括施密特触发器Hsyi，施密特触发器Hsyi的输入端和输出端分别为触发模块103的输入端和输出端。该施密特触发器Hsyi可由555定时器构成，当然，施密特触发器的型号不作限定，只要能达到与本实施例施密特触发器Hsyi所述的功能作用亦可。

作为本发明一实施例，上述信号跟随模块104包括信号跟随器buf，信号跟随器buf的输入端和输出端分别为信号跟随模块104的输入端和输出端。

作为本发明一实施例，上述逻辑模块105包括第一反相器inv1和第二反相器inv2；

第一反相器inv1的输入端为逻辑模块105的输入端，第一反相器inv1的输出端接第二反相器inv2的输入端，第二反相器inv2的输出端为逻辑模块105的输出端。

作为本发明一实施例，上述检测模块106包括标准时钟源，标准时钟源的控制端为检测模块106的控制端。

作为本发明一实施例，第一电流源Ibp、第二电流源Ibn、寄生电容Cp、感应电容Cf、施密特触发器Hsyi、第一反相器inv1、第二反相器inv2、信号跟随器buf与反馈控制信号sp和sn组成一个振荡反馈回路，形成振荡；反馈控制信号sp与施密特触发器Hsyi输出的信号同相。而信号跟随器buf、第一反相器inv1以及第二反相器inv2的引入延时在反馈回路中可以忽略，主要延时由施密特触发器Hsyi迟滞范围、寄生电容Cp以及感应电容Cf的大小、第一电流源Ibp以及第二电流源Ibn的电流决定。

本发明还提供了一种低功耗触摸感应的检测装置，该检测装置包括上述所述的检测电路，主要用于判断传感器是否被触摸感应。

图3示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路中各个节点的信号波形，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，一个翻转周期主要有电流ib和寄生电容Cp以及感应电容Cf决定，计算如下：

对寄生电容Cp和感应电容Cf充放电电压变化范围为：

Vref+a-(Vref-a)＝2×a；

而充放电电流大小相同，即Ibp＝Ibn＝Ib；

所以一个充放电时间相同，一次充电时间计算如下：

Ib×T1＝(Cp+Cf)×a×2；

则T1＝(Cp+Cf)×a×2/Ib；

那么一个翻转周期：

T＝2×T1＝2×(Cp+Cf)×a×2/Ib；

Cf只在触摸时感应产生，不触摸时可忽略。

所以在不触摸时Data周期如下：

TN＝4×Cp×a/Ib；

所以在触摸时，Data周期如下：

TY＝4×(Cp+Cf)×a/Ib。

图4示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测电路中感应模块被触发前后的信号波形示意图，以下结合上述图4，对上述一种低功耗触摸感应电路及感应装置的工作原理进行说明：

以标准时钟为计数基准，在固定标准时钟计数周期内统计触摸感应计数值；

其中，计数周期为T，第n-1个计数周期：完全无触摸(感应模块未被触发)时，在该计数周期内得到的Data计数值为：

计数值(n-1)＝T/[4×Cp×a/Ib]＝T×Ib/(4×Cp×a)

第n个计数周期：计数周期后段有触摸(感应模块开始被触发)时，在该计数周期内得到的Data计数值介于完全无触摸与完全触摸之间；

第n+1个计数周期：完全触摸(感应模块被触发)时，在该计数周期内得到的Data计数值为：

计数值(n+1)＝T/[4×(Cp+Cf)×a/Ib]＝T×Ib/[4×(Cp+Cf)×a]

完全无触摸与完全触摸的计数统计差值：

Delta＝T/[4×Cp×a/Ib]＝T×Ib/(4×Cp×a)-T×Ib/[4×(Cp+Cf)×a]

＝T×Ib×Cf/[4*a*Cp*(Cp+Cf)]

通过在系统中设定这个差值可以判断传感器是否被触摸(感应模块是否被触发)。

图5示出了本发明提供的一种低功耗触摸感应的检测方法的步骤流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种基于上述检测电路的低功耗触摸感应的检测方法，包括以下步骤：

S101.提供一个电信号并对电信号进行信号翻转，其中，感应模块被触摸触发时将产生一电平信号，以使信号翻转前的电信号产生变化；

S102.对信号翻转后的电信号进行信号跟踪；

S103.对信号跟踪后的电信号进行逻辑处理；

S104.检测逻辑处理后的电信号在预设时间内的翻转次数，并根据翻转次数判断感应模块是否被触发。

作为本发明另一实施例，上述步骤S101中具体是利用第一电流源Ibp、第二电流源Ibn、第一开关SW1以及第二开关SW2提供一电信号，其中，第一电流源Ibp的输出端接第一开关SW1的第一端，第二电流源Ibn的输出端接第二开关SW2的第一端，第一开关SW1的第二端与第二开关SW2的第二端共接并用以输出该电信号。第一开关SW1的控制信号与第二开关SW2的控制信号时序相反，第一开关SW1和第二开关SW2具体为机械开关，当然也可以是场效应管、三极管等具备开关功能的器件代替。并且，上述步骤S101中具体是采用施密特触发器Hsyi对该电信号进行信号翻转。

作为本发明另一实施例，上述步骤S102中具体是利用信号跟随器buf对信号翻转后的电信号进行信号跟踪。

作为本发明另一实施例，上述步骤S103中具体是利用第一反相器inv1和第二反相器inv2对信号跟踪后的电信号进行逻辑处理，其中，第一反相器inv1的输入端用以接收信号跟踪后的电信号，第一反相器inv1的输出端接第二反相器inv2的输入端，第二反相器inv2的输出端用以输出逻辑处理后的电信号。

作为本发明另一实施例，上述步骤S104中具体是利用标准时钟源检测逻辑处理后的电信号在预设时间内的翻转次数，并根据翻转次数判断感应模块是否被触发。

综上所述，本发明实施例提供了一种低功耗触摸感应的检测电路、装置及方法，通过对感应模块与电源模块连接处的电信号依序进行信号翻转、信号跟踪以及逻辑处理后输出优化电信号，并根据优化电信号的翻转次数判断感应模块是否被触摸触发。由此实现了判断触摸感应的效果，其电路结构简单，成本较低以及降低了功耗，因此解决了现有的触摸感应检测技术存在着因电路较为复杂，导致其成本较高以及功耗较高的问题。本发明实施例实现简单，不需要增加额外的硬件，可有效降低成本，具有较强的易用性和实用性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低功耗触摸感应的检测电路，其特征在于，所述检测电路包括：

用于提供电信号的电源模块；

用于对所述电信号进行信号翻转的触发模块；

用于对信号翻转后的所述电信号进行信号跟踪的信号跟随模块；

用于对信号跟踪后的所述电信号进行逻辑处理的逻辑模块；

与所述电源模块的输出端以及所述触发模块的输入端相连接，用于被触摸触发时产生电平信号，以使所述触发模块接入的电信号产生变化的感应模块；以及

用于检测逻辑处理后的所述电信号在预设时间内的翻转次数，并根据所述翻转次数判断所述感应模块是否被触发的检测模块。

2.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述电源模块包括：

第一电流源、第二电流源、第一开关以及第二开关；

所述第一电流源的输出端接所述第一开关的第一端，所述第二电流源的输出端接所述第二开关的第一端，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第二端共接并作为所述电源模块的输出端。

3.如权利要求2所述的检测电路，其特征在于，所述第一开关的控制信号与所述第二开关的控制信号时序相反。

4.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述感应模块包括感应电容，

所述感应电容的第一端为所述感应模块的输出端，所述感应电容的第二端接地。

5.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述触发模块包括施密特触发器，

所述施密特触发器的输入端和输出端分别为所述触发模块的输入端和输出端。

6.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述信号跟随模块包括信号跟随器，

所述信号跟随器的输入端和输出端分别为所述信号跟随模块的输入端和输出端。

7.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述逻辑模块包括：

第一反相器和第二反相器；

所述第一反相器的输入端为所述逻辑模块的输入端，所述第一反相器的输出端接所述第二反相器的输入端，所述第二反相器的输出端为所述逻辑模块的输出端。

8.如权利要求1所述的检测电路，其特征在于，所述检测模块包括标准时钟源，

所述标准时钟源的控制端为所述检测模块的控制端。

9.一种低功耗触摸感应的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括如上述权利要求1-8任一项所述的检测电路。

10.一种低功耗触摸感应的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：

提供一个电信号并对所述电信号进行信号翻转，其中，当感应模块被触摸触发时将产生一电平信号，以使信号翻转前的所述电信号产生变化；

对信号翻转后的所述电信号进行信号跟踪；

对信号跟踪后的所述电信号进行逻辑处理；

检测逻辑处理后的所述电信号在预设时间内的翻转次数，并根据所述翻转次数判断所述感应模块是否被触发。