CN116745629A - 对干扰不敏感的电容确定 - Google Patents

Abstract

根据用于确定电容元件(3)的电容的方法，在多个连续测量循环的每个测量循环期间，电容性元件(3)被充电，并且电荷量随后从电容性元件(3)转移到另一个电容性元件(5)。在所述多个测量循环之后，确定与转移的电荷总量相关的测量值，并且根据测量值确定电容性元件(3)的电容。为多个测量循环的第一子集限定第一周期，并且为多个测量循环的第二子集限定第二周期，所述第二周期不同于所述第一周期。

Description

对干扰不敏感的电容确定

技术领域

本发明涉及一种用于确定电容性元件的电容的方法，其中，在多个连续测量循环的每个测量循环期间，电容性元件被充电，并且随后将电荷量从该电容性元件转移到另一个电容性元件，并且在多个测量循环之后，确定与在多个测量循环期间作为整体转移到另一个电容性元件的电荷总量相关的测量值，并且根据该测量值确定电容性元件的电容。本发明还涉及用于确定电容的对应测量装置、具有电容性元件的用户输入设备和计算机程序产品。

背景技术

在文件US6,466,036B1中，指定了用于测量传感器板的电容的脉冲电路，该脉冲电路能够重复地将累积在传感器板上的电荷转移到电容器，并且在多次重复之后，能够读出转移的电荷量或读出相应的电压以确定传感器板的电容。

举例来说，此类电路可用于电容性地识别用户输入，其中用户接近或触摸传感器板改变传感器板的电容，并且可以因此检测到触摸或接近。特别是，例如在识别触敏操作面板(touch-sensitive operating panels)或操作元件的致动的情况下，这种触摸识别可用于机动车辆内部的应用。

由于单个电荷从传感器板转移到另一个电容器以预先限定的频率重复发生，因此相应的电路和测量方法可能受到具有相似频率的外部干扰的影响。因此，可以降低电容的确定的准确性和可靠性，从而降低触摸识别的可靠性。

某些频率范围可以使用模拟低通滤波器或数字滤波器来对抗。在10μs数量级的典型采样频率和50kHz数量级的相应香农(Shannon)或奈奎斯特(Nyquist)频率的情况下，例如，不考虑香农(Shannon)频率以上和低于一或多MHz的数量级的低通滤波极限的干扰。

在此背景下，本发明的一个目的是具体说明用于确定电容性元件的电容的改进概念，通过该改进概念，可以减少外部干扰，特别是电磁波形式的外部干扰的影响。

发明内容

这个目的由独立权利要求的各主题来解决。有利的改进和优选的实施例是从属权利要求的主题。

改进的概念涉及改变采样频率或多个连续测量循环的相应周期的想法。

根据改进的概念，指定了一种用于确定电容性元件的电容的方法。在这种情况下，在多个连续测量循环的每个测量循环期间，电容性元件被充电，特别是部分充电，并且随后在相同测量循环内将电荷量从该电容性元件转移到另一个电容性元件。在多个测量循环之后，即特别是在多个测量循环的所有测量循环结束之后，特别是通过计算单元确定与在多个测量循环期间作为整体转移到另一个电容性元件的电荷总量相关的测量值。特别是通过计算单元根据测量值来确定电容性元件的电容。在这种情况下，多个测量循环包括测量循环的第一子集和测量循环的第二子集。通过计算单元为第一子集限定第一周期，通过计算单元为第二子集限定第二周期，第二周期不同于第一周期。

在这种情况下，测量循环的周期对应于整个相应测量循环从开始到结束的时间。因此，测量循环的周期可以理解为采样频率的倒数。因此，在相应的测量循环开始之前或开始时，特别是通过计算单元来限定第一周期和第二周期。

换句话说，第一子集的每个测量循环具有第一周期，第二子集的每个测量循环具有第二周期。

特别是，第一周期的测量循环并不都是彼此相接的。因此，第二子集的测量循环也不都彼此相接的。举例来说，在第一子集的每个测量循环之后，首先接下来是第二子集的测量循环，之后再接下来是第一子集的另一个测量循环，以此类推。除了第一和第二子集之外，多个测量循环还可以包括一个或多个另外的子集，每个子集又具有各种另外的周期。在多个测量循环的过程中，具有不同周期的测量循环，即来自不同子集的测量循环可以交替，使得多个测量循环的两个连续测量循环的相应周期总是彼此不同。

举例来说，可以测量存在于另一个电容性元件处的电压或跨另一个电容性元件下降的电压，以确定测量值。因此，测量值特别对应于电压值或取决于另一个电容性元件的对应电压值。用于确定测量值的电压测量特别仅在多个测量循环已经结束时才发生。

在测量循环期间从电容性元件转移到另一个电容性元件的电荷量不一定完全对应于在同一测量循环期间电容性元件被充电时充电到电容性元件的电荷量。举例来说，在电容性元件的充电过程中，可以防止电容性元件与另一个电容性元件之间的电荷均衡，并且可以允许电容性元件与另一个电容性元件之间的电荷均衡以便转移电荷量。

当电荷在另一个电容性元件处在多个连续测量循环过程中累积以形成总电荷量时，电容性元件可以例如在每个单独的测量循环之后或在每个单独的测量循环内放电，即复位。

因此，测量循环可以包括多个连续部分，其对应于电容性元件和另一个电容性元件或具有电容性元件和另一个电容性元件的电路的不同状态。举例来说，电容性元件可以是电容器的形式，或者可以包括单个传感器表面，其中电容性元件的电容可以例如由传感器表面的固有电容提供，例如相对于接地电位。

另一个电容性元件也可以是电容器的形式。在这种情况下，将另一个电容性元件的尺寸选择为特别是使得另一个电容性元件的电容比电容性元件的最大电容大几倍，例如大10到1000数量级的倍数，特别是100到1000数量级的倍数。

由于电容性元件的电容因此通过转移到另一个电容性元件的电荷总量间接地确定，电容的确定的准确性可以显着提高，因为电容性元件本身存在的许多低电压不必测量和评估。

由于第一子集和第二子集的相应测量循环具有彼此不同的周期，并且采样频率因此在多个测量循环期间变化，减少了由外部干扰引起的影响，外部干扰对应于具有近似单频谱特性的电磁波。特别地，尽管这种外部干扰可以影响多个测量循环的各个测量循环，但一般不会影响所有测量循环，因为这些测量循环具有适当微调的周期或采样频率。举例来说，如果外部干扰影响测量循环的第一子集，因为外部干扰的主频近似对应于第一周期的倒数，则它不影响第二子集的测量循环，反之亦然。

根据依据改进概念的方法的至少一个实施例，每个测量循环都包含充电部分，其中电容性元件在充电部分期间充电，特别是仅在充电部分期间充电。每个测量循环还具有转移部分，其中电荷量在转移部分期间，特别是仅在转移部分期间从电容性元件转移到另一个电容性元件。

在这种情况下，转移部分在同一测量循环的充电部分的下游，但不一定直接紧接着它。特别地，多个测量循环中的每个测量循环包括连续部分，该连续部分包括充电部分和转移部分。举例来说，第一周期和第二周期之间的差异可以在单个部分中实现或分布在多个部分上。

根据至少一个实施例，为第一子集的测量循环的相应充电部分限定第一充电持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应充电部分限定第二充电持续时间，以便限定第二周期，其中第二充电持续时间不同于第一充电持续时间。

特别是，对于子集的测量循环的所有充电部分，第一充电持续时间是相同的，并且类似地，对于第二子集的测量循环的所有充电部分，第二充电持续时间是相同的。

根据至少一个实施例，为第一子集的测量循环的相应转移部分限定第一转移持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应转移部分限定第二转移持续时间，以便限定第二周期，其中第二转移持续时间不同于第一转移持续时间。

特别地，为了限定第一周期和第二周期，只有对应的第一转移持续时间和第二转移持续时间可以彼此不同地限定，而对于多个测量循环的测量循环的所有充电部分，即特别是对于第一子集和第二子集的所有充电部分，充电持续时间是相同的。

原则上，测量循环的任何部分的周期都可以更改。根据相应电路的实施例，改变转移部分的转移持续时间以避免评估电子器件中的泄漏电流可能是有利的。

根据至少一个实施例，每个测量循环在充电部分和第一转移部分之间具有中间部分，其中电容性元件在中间部分期间既不充电也不放电。

根据至少一个实施例，每个测量循环具有充电部分上游或转移部分下游的另一个中间部分，其中电容性元件在另一个中间部分期间既不充电也不放电。

举例来说，每个测量循环可以包括以下顺序或由以下顺序组成：充电部分、中间部分、转移部分和另一个中间部分。或者，每个测量循环可以包括以下顺序或由以下顺序组成：另一个中间部分、充电部分、中间部分和转移部分组成。

如上所述，由于电容性元件和另一个电容性元件的适当连接，在充电部分期间可以防止电容性元件和另一个电容性元件之间的电荷均衡，并且在转移部分期间可以允许电荷均衡。中间部分可以避免在从充电部分到转移部分的转换期间，或者反之亦然，从另一个电容性元件开始的泄漏电流篡改测量结果的情况。

根据至少一个实施例，为第一子集的测量循环的相应中间部分限定第一中间持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应中间部分限定第二中间持续时间，以便限定第二周期，其中第二中间持续时间不同于第一中间持续时间。

根据至少一个实施例，为第一子集的测量循环的相应另一个中间部分限定另一个第一中间持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应另一个中间部分限定另一个第二中间持续时间，以便限定第二周期，其中另一个第二中间持续时间不同于另一个第一中间持续时间。

根据至少一个实施例，通过计算单元，为多个测量循环的每个测量循环设置计数器的计数器读数，并根据相应设置的计数器读数为相应的测量循环限定周期。

以这种方式限定的多个测量循环的测量循环的周期特别包括测量循环的第一子集的第一周期和测量循环的第二子集的第二周期。

特别是，将相应设置的计数器读数明确分配给相应的周期。换句话说，计数器可以假设预限定的有限数量的计数器读数，其中每个计数器读数恰好对应一个周期。因此，例如，第一周期对应于第一计数器读数，第二周期对应于不同于第一计数器读数的第二计数器读数。

在这种情况下，计数器特别可以实现为硬件或软件。举例来说，计数器可以是二进制计数器的形式，使得计数器可以编码数量为n个位，其中n≥1，优选n≥2，例如n＝3、n＝4或n＝5。因此，计数器读数的数量以及因此测量循环的可编码周期的数量等于2ⁿ。

原则上，多个测量循环的测量循环数可以大于或小于²ⁿ，但优选大于²ⁿ。对于n＝3、n＝4、n＝5或n＝6，这将相应地导致2ⁿ＝8、2ⁿ＝16、2ⁿ＝32或2ⁿ＝64。多个测量循环的测量循环的数量优选地大于或等于100，例如大于或等于200、大于或等于300、大于或等于400或大于或等于500。举例来说，多个测量循环的测量循环数在100和1000之间的范围内。

在测量循环次数大于2n的实施例中，计数器因此特别地多次遍历其所有可能的计数器读数。因此，在这些实施例中，多个测量循环中的至少两个测量循环具有相同的周期。但是，不必如此。如果从特定于应用的角度来看，更大的计数器是可能的，即特别是n的更大值，则2ⁿ也可以大于或等于测量循环的数量，例如对于等于300和n≥9的测量循环的数量。

以所述方式使用计数器能够实现测量循环周期的特别简单的变化。

举例来说，从多个测量循环的每个测量循环的初始计数器读数开始，只要计数器读数低于或等于预限定的最大计数器读数，计数器读数就可以增加预限定的增量，例如增加1。如果计数器读数已达到最大计数器读数，则计数器读数可以重置为初始计数器读数。

举例来说，初始计数器读数可以等于0，最大计数器读数等于2^n-1，其中增量等于1。在这种情况下，计数器读数可以在每个测量循环的开始、期间或之前不久相应地改变。

根据至少一个实施例，适用关系N≤M，其中M表示多个测量循环的测量循环次数，(N-1)*I是表示最大计数器读数和初始计数器读数之间的差值的整数，I表示增量。

根据至少一个实施例，通过计算单元，对于多个测量循环的每个测量循环，相应周期被限定为预限定的最小周期和额外周期的总和，最小周期对多个测量循环的所有测量循环恒定，额外周期取决于相应设置的计数器读数。

在这种情况下，额外周期特别与计数器读数成正比。在这种情况下，最大计数器读数因此特别对应于最大额外周期。

在这种情况下，最大额外周期特别可以短于最短期限。例如，最大额外周期短于或等于最短周期的10％，例如短于或等于最短周期的5％，或短于或等于最短周期的1％。例如，最大周期可以是最短周期的0.5％至5％或0.5％至2％。已经发现，周期的这种变化非常适合充分减少外部干扰的影响。

根据至少一个实施例，最小周期在0.5μs和30μs之间的范围内，特别是在1μs和20μs之间的范围内。

根据至少一个实施例，相应的额外周期短于或等于最小周期的十分之一，特别是短于或等于最小周期的五十分之一，例如短于或等于最小周期的百分之一。

根据改进的概念，还指定了一种用于检测用户输入的方法，其中用户输入包括用户触摸电容性元件。根据改进概念用于检测用户输入的方法包括根据改进概念执行用于确定电容性元件的电容的方法。通过计算单元将以这种方式确定的电容性元件的电容与预限定的阈值进行比较，并且根据比较的结果通过计算单元检测用户输入或触摸。

根据改进的概念，指定了一种用于确定电容性元件的电容的测量装置。测量装置具有将电容性元件连接到测量装置的连接，还具有电路。在多个连续测量循环的每个测量循环期间，电路被配置为将电容性元件连接到电压源以对电容性元件充电，并且随后将电荷量从电容性元件转移到测量装置的另一个电容性元件。测量装置具有计算单元，该计算单元被配置为在多个测量循环之后，确定与在多个测量循环期间作为整体转移到另一个电容性元件的电荷总量相关的测量值，并根据测量值确定电容性元件的电容。计算单元被配置为为多个测量循环的第一子集限定第一周期，并为多个测量循环的第二子集限定第二周期，第二周期不同于第一周期。

一般来说，电容性元件不一定是测量装置的一部分。然而，在各种实施例中，测量装置，特别是电路，可以包括电容性元件。举例来说，另一个电容性元件同样可以是电路的一部分。

同样，一般来说，电压源不一定是测量装置的一部分。然而，在各种实施例中，测量装置还可以包括电压源。

例如，为了将电容性元件连接到电压源，或者为了将电荷量从电容性元件转移到另一个电容性元件，电路可以具有适当的开关元件和控制开关元件的控制器。在各种配置中，控制器也可以是计算单元的一部分。

特别是，计算单元可以包括微控制器。

根据至少一个实施例，计算单元包括模数转换器(ADC)，其能够连接到另一个电容性元件以确定测量值。

根据改进概念的测量装置的另一个实施例直接来自根据改进概念的用于确定电容的方法和根据改进概念的用于检测用户输入的方法的各种配置，在每种情况下反之亦然。特别地，根据改进概念的测量装置可以被配置为执行根据改进概念的方法，或者执行该方法。

根据改进的概念，还指定了用户输入设备，也称为用户输入界面，特别是用于机动车辆内部的用户输入设备。用户输入设备具有电容性元件，该电容性元件布置成可由用户触摸。用户输入设备包含用于根据改进概念确定电容性元件的电容的测量装置。

根据改进的概念，还指定了具有指令的计算机程序产品。当指令由根据改进概念的测量装置的计算单元执行时，指令使测量装置执行根据改进概念的方法。

举例来说，计算机程序产品可以是具有指令的计算机程序的形式。计算机程序产品也可以是具有包括指令的计算机程序的计算机可读存储介质的形式。

本发明的进一步特征从权利要求、附图和附图的说明体现。在描述中提及的特征和特征的组合以及在附图的描述中提及的特征和特征的组合和/或仅在附图中示出的特征和特征的组合可以包括在改进的概念中，改进的概念不仅在每种情况下指定的组合中，也在其他组合中。因此，在附图中没有明确示出和/或解释的、但是通过特征的单独组合从所解释的实施例中出现和产生的改进概念的那些实施例也被包括和公开。因此，特别地，还包括并公开了不具有原始表述的权利要求的所有特征的实施例和特征的组合。此外，包括并公开了超出或不同于权利要求的反向引用(back-references)中阐述的特征的组合的实施例和特征的组合。

附图说明

在附图中：

图1a示出了处于初始化状态的根据改进概念的测量装置的示例性实施例的示意图；

图1b示出了处于中间状态的图1a中的测量装置的示意图；

图1c示出了处于充电状态的图1c和图1c中的测量装置的示意图；

图1d示出了处于转移状态的图1a至图1c中的测量装置的示意图；

图1e示出了处于读出状态的图1a至图1d中的测量装置的示意图；

图2示出了根据改进概念的方法的示例性实施例的流程图；以及

图3示出了根据改进概念的方法中的测量循环的示意图。

具体实施方式

图1a至图1e示出了根据改进概念的测量装置2的示例性实施例，测量装置2例如是用户输入设备1的部分，例如用于机动车辆(未示出)的内部。在这种情况下，图1a至图1e表示根据测量循环的不同部分的测量装置2的不同状态，该测量循环是根据改进概念的方法中的。图2中示出了根据改进概念的用于检测用户输入的方法的相关流程图。

用户输入设备1具有电容性元件3，该电容性元件3被布置和配置成可由用户触摸。举例来说，电容性元件3可以是触敏膜或触敏传感器板的形式。例如，用户可以触摸电容性元件3的表面或使用手指接近它以激活用户输入。接近或触摸电容性元件3的用户改变所述元件的电容。测量装置2能够确定电容性元件3的电容并基于所确定的电容推断用户输入的存在。

因此，电容性元件3的测量电容可被理解为相对于接地电位的固有电容。因此，在图1a至图1e中，电容性元件3同样示出为电容器，其第一连接部连接到特别是接地连接件的参考电位连接部9。

测量装置2具有连接件4，以便将电容性元件3(特别是电容性元件3的第一连接部)连接到测量装置2，测量装置2还具有例如可以是电容器形式的另一个电容性元件5。

电容性元件3的第二连接部连接到另一个电容性元件5的第一连接部。在这种情况下，电容性元件3的第二连接部特别地直接连接到传感器板或触敏膜等，或由传感器板或触敏膜等形成。另一个电容性元件5的第二连接部连接到测量装置2的计算单元6的第一连接部7。计算单元6的第二连接部8连接到电容性元件的第二连接部和另一个电容性元件5的第一连接部。举例来说，计算单元6可以包括微控制器或另一个集成电路。

测量装置2还具有在图1a至图1e中未单独示出的电路。电路包括控制器和可由控制器致动的多个开关元件。控制器也可以是计算单元6的部分。开关元件被布置和配置为，由控制器驱动，以根据测量装置2的当前状态将计算单元6的连接部7和8连接到参考电位连接部9或将其与参考电位连接部9断开。使用开关元件，根据测量装置2的状态，控制器还可以将电压源10连接到计算单元6的第二连接部8，或者控制器可以断开该连接，该电压源10例如可以是测量装置2或用户输入设备1的部分，或者可以设置在测量装置2或用户输入设备1的外部。

计算单元6还具有能够连接到第二连接部8的模数转换器ADC11。特别是，根据测量装置2的状态，电路可以将ADC11连接到第二连接部8或将其从第二连接部8断开。

当执行根据改进概念的方法时，如图1a至图1e所示的测量装置2的各种状态S0、S1、S2、S3、S4部分地循环或重复地遍历，如图2中以示例的方式所示。在这种情况下，S0指定在方法的初始化部分期间测量装置2的初始化状态，S4指定在方法的读出部分期间测量装置2的读出状态。

状态S1至S3形成测量循环，其中执行多个连续的测量循环以执行该方法。如图2所示，为了确定电容性元件3的电容，或为了检测用户输入，首先将测量装置2置于初始化状态S0，然后执行多个测量循环，然后将测量装置2转而置于读出状态S4。图2中勾勒的顺序也可以称为测量操作，其中测量操作同样可以在测量装置2或用户输入设备1的操作期间重复执行，以便相对于用户的触摸连续监测电容性元件3。

在该方法的一个实施例中，如图2所示，每个测量循环包括中间部分、随后的充电部分、随后的另一个中间部分和随后的转移部分。因此，在一个测量循环期间，将测量装置2从S1指定的中间状态改变为S2指定的充电状态，然后再次接着是中间状态S1，然后是S3指定的转移状态。在测量循环结束后，通过计算单元6执行检查，以确定每个测量操作的预限定测量循环数是否已经达到。如果是这种情况，则将测量装置2置于读出状态S4，否则接下来是下一个测量循环。

在状态S0中，控制器通过电路在每种情况下将第一连接部7和第二连接部8连接到参考电位连接部9。因此，电容性元件3和另一个电容性元件5的第一连接部和第二连接部各自连接到参考电位连接部9。因此，在初始化状态S0期间，电容性元件3和另一个电容性元件5都放电。在随后的第一中间部分中，测量装置2被置于中间状态S1，这也可以称为切换状态或转换状态。在这种情况下，计算单元6的连接部7和8与参考电位连接部9断开。在中间部分期间，测量装置2在中间状态S1中保持中间持续时间，例如短于1μs，例如在0.1μs和1μs之间。

然后，控制器通过电路将测量装置2改变为充电状态S2。与中间状态S1相比，在这种情况下，计算单元6的第二连接部8连接到电压源10，以便因此对电容性元件3充电。例如，由于第一连接部7在内部设置为高阻抗，因此在另一个电容性元件5处的电荷量不会改变。充电状态S2保持预限定的充电持续时间，例如，充电持续时间可以在1μs到10μs的范围内。然后，在另一个中间部分期间，测量装置2再次进入中间状态S1。例如，另一个中间部分的另一个中间持续时间可以等于所述中间部分的所述中间持续时间。

在随后的转移部分中，测量装置2被电路的控制器置于转移状态S3。在这种情况下，计算单元6的第二连接部8现在被设置为高阻抗，并且第一连接部7连接到参考电位连接部9。因此，可以在电容性元件3和另一个电容性元件5之间进行电荷均衡。另一个电容性元件5的电容被选择为比电容性元件3的最大电容大几倍，使得由两个电容确定的电荷量从电容性元件3有效地转移到另一个电容性元件5。

转移部分的转移持续时间可以例如在0.5μs至5μs的范围内或在0.5μs至2μs的范围内等。例如，读出时间段的读出持续时间可以在0.5μs至5μs的范围内或在0.5μs至2μs的范围内。

状态S1、S2、S1、S3以此顺序循环重复，如图2所示，直到已经运行了预限定的测量循环总数，例如300到500个测量循环。在测量循环的总数达到之后，在相应转移部分中，电荷的总量作为一个整体从电容性元件3转移到另一个电容性元件5。然后通过计算单元6在随后的读出部分中读出该总电荷量。为此，通过控制器和电路将测量装置2置于读出状态S4。为此，计算单元6的第一连接部7保持连接到参考电位连接部9，并且计算单元6的第二连接部8连接到ADC11，以便测量测量装置2的连接部4和参考电位连接部9之间的电压，并且因此确定反映总电荷量的测量值。

在读出部分之后，计算单元6可以将以这种方式确定的测量值与预限定的阈值进行比较，以便识别用户是否接触过电容性元件3。例如，如果测量值大于预限定的限值或阈值，则可以认为触摸。

根据改进的概念，多个测量循环的各个测量循环的总周期不是恒定的。对于示例性实施例，在图3中示意性地勾勒了这一点。在根据图3的实施例中，中间部分和另一中间部分的中间持续时间以及充电部分的充电持续时间各自恒定。转移部分的转移持续时间由预限定的常数(即，特别是对于所有测量循环的常数)、最小转移持续时间和额外周期dT构成，额外周期dT对于不同测量循环不同的。最小转移持续时间、充电持续时间和中间部分的各自的中间持续时间的总和对应于测量循环的最小周期Ts。换句话说，测量循环的周期由最小周期Ts和额外周期dT之和提供。在这种情况下，额外周期dT可以系统地变化，特别是在0和最大额外周期之间变化。

需要指出的是，不一定要改变转移部分的转移持续时间，或者不一定只改变转移持续时间，以改变测量循环的周期。在其他实施例中，还可以改变一个或多个另外部分的相应周期。

举例来说，计算单元6可以为多个测量循环的每个测量循环设置计数器读数，使得计数器读数从0递增到最大计数器读数。然后，额外周期dT可以通过计算单元6来限定，这取决于相应测量循环的对应计数器读数。举例来说，这允许通过根据各计数器读数增加额外的周期dT而增加连续测量循环的周期(Ts+dT)。

举例来说，所使用的计数器可以是基于软件的4位计数器或5位计数器。不言而喻，也可以使用其他计数器大小。在4位计数器的纯粹示例性情况下，计数器因此可以具有16个0到15的计数器读数。对于给定的计数器读数k，额外周期dT因此可以限定为dT＝(k/16*ΔTs)，例如，其中ΔTs对应于最大额外周期。或者，dT＝([(n+1)/16]*ΔTs)也可以用作额外周期，使得额外周期dT从ΔTs/16到ΔTs。

例如，如果以每个测量操作数量为300到500个的测量循环作为起点，则在4位计数器的情况下，计数器的值范围将在测量操作期间多次运行。计数器不一定在后续测量操作中被重置。

测量操作或者可能是多个连续的测量操作的测量循环的周期(Ts+dT)的增量变化，可以防止具有数量级为1/Ts的或多或少恒定频率的外部干扰，从而对电容测量的准确性产生重大影响。

如所描述的，特别是相对于附图，改进的概念因此允许以更大的可靠性来确定电容性元件的电容，特别是减少来自外部干扰的影响。在这种情况下，相应的测量循环被人为地延长。原则上，延长可以在测量装置的任何状态或测量循环的任何部分进行。转移状态特别适合避免电流泄漏。然而，延长也可能发生在充电状态或中间状态。在各种示例性实施例中，测量循环的周期可以连续增加几个百分点的量，例如1％至3％。因此，与没有改进概念的情况相比，外部干扰的影响只有一小部分。因此，可以避免错误的触摸识别。

Claims (15)

1.一种用于确定电容性元件(3)的电容的方法，其中，

-在多个连续测量循环的每个测量循环期间，电容性元件(3)被充电，并且电荷量随后从电容性元件(3)转移到另一个电容性元件(5)；

-在所述多个测量循环之后，确定与在所述多个测量循环期间作为整体转移到所述另一个电容性元件(5)的电荷总量相关的测量值；以及

-根据测量值确定电容性元件(3)的电容；

其特征在于，通过计算单元(6)，

-为多个测量循环的第一子集限定第一周期；以及

-为多个测量循环的第二子集限定第二周期，所述第二周期不同于所述第一周期。

2.如权利要求1所述的方法，

其特征在于

-每个测量循环包括充电部分，其中所述电容性元件(3)在充电部分期间被充电；

-每个测量循环都包含转移部分，其中电荷量在所述转移部分期间从所述电容性元件(3)转移到所述另一个电容性元件(5)。

3.如权利要求2所述的方法，

其特征在于

-为第一子集的测量循环的相应充电部分限定第一充电持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应充电部分限定第二充电持续时间，以便限定第二周期，其中第二充电持续时间不同于第一充电持续时间；和/或

-为第一子集的测量循环的相应转移部分限定第一转移持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应转移部分限定第二转移持续时间，以便限定第二周期，其中第二转移持续时间不同于第一转移持续时间。

4.根据权利要求2和3任一项所述的方法，

其特征在于

-每个测量循环包括在所述充电部分和所述转移部分之间的中间部分，其中所述电容性元件(3)在所述中间部分期间既不充电也不放电；和/或

-每个测量循环都包括在所述充电部分上游或所述转移部分下游的另一个中间部分，其中所述电容性元件(3)在所述另一个中间部分期间既不充电也不放电。

5.如权利要求4所述的方法，

其特征在于

-为第一子集的测量循环的相应中间部分限定第一中间持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应中间部分限定第二中间持续时间，以便限定第二周期，其中第二中间持续时间不同于第一中间持续时间；和/或

-为第一子集的测量循环的相应另一个中间部分限定另一个第一中间持续时间，以便限定第一周期；为第二子集的测量循环的相应另一个中间部分限定另一个第二中间持续时间，以便限定第二周期，其中另一个第二中间持续时间不同于另一个第一中间持续时间。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，

其特征在于，

通过所述计算单元(6)，为多个测量循环的每个测量循环设置计数器的计数器读数，并根据相应设置的计数器读数为相应的测量循环限定周期。

7.如权利要求6所述的方法，

其特征在于，

-从每个测量循环的初始计数器读数开始，只要所述计数器读数低于或等于预限定的最大计数器读数，所述计数器读数就增加预限定的增量；以及

-如果所述计数器读数已达到所述最大计数器读数，则所述计数器读数被重置为初始计数器读数。

8.如权利要求7所述的方法，

其特征在于

适用关系N≤M，其中M表示多个测量循环的测量循环次数，(N-1)*I是表示最大计数器读数和初始计数器读数之间的差值的整数，I表示增量。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，

其特征在于，

通过所述计算单元(6)，对于多个测量循环中的每个测量循环，相应周期被限定为预限定的最小周期和额外周期的总和，所述最小周期对所有测量循环恒定，所述额外周期取决于相应设置的计数器读数。

10.如权利要求9所述的方法，

其特征在于，最小周期在0.5μs和30μs之间的范围内，特别是在1μs和20μs之间的范围内。

11.根据权利要求9和10中任一项所述的方法，

其特征在于

相应的额外周期短于或等于最小周期的十分之一，特别是短于或等于最小周期的五十分之一，例如短于或等于最小周期的百分之一。

12.一种用于检测用户输入的方法，用户输入包括用户触摸电容性元件(3)，

其特征在于

-执行如前述权利要求中任一项所述的电容性元件(3)的电容的确定方法；

-通过计算单元(6)将所述电容性元件(3)的所确定的电容与预定阈值进行比较；以及

-通过计算单元(6)根据比较的结果检测用户输入或触摸。

13.一种用于确定电容性元件(3)的电容的测量装置，所述测量装置(2)具有

-连接部(4)，将电容性元件(3)连接到测量装置(2)；

-电路，在多个连续测量循环的每个测量循环期间所述电路配置为：

-将所述电容性元件(3)连接到电压源(10)以对所述电容性元件(3)充电；以及

-随后将电荷量从所述电容性元件(3)转移到所述测量装置(2)的另一个电容性元件(5)；以及

-计算单元(6)，被配置为在所述多个测量循环之后，确定与在所述多个测量循环期间作为整体转移到所述另一个电容性元件(4)的电荷总量相关的测量值，并根据所述测量值确定所述电容性元件(3)的电容；

其特征在于，所述计算单元(6)被配置为

-为所述多个测量循环的第一子集限定第一周期；以及

-为所述多个测量循环的第二子集限定第二周期。

14.一种用户输入设备，具有布置成被用户触摸的电容性元件(3)，

其特征在于

所述用户输入设备(1)包含如权利要求13所述的用于确定所述电容性元件(3)的电容的测量装置(2)。

15.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品具有指令，当由如权利要求13所述的测量装置(2)的计算单元(6)执行时，所述指令使所述测量装置(2)执行如权利要求1至12之一所述的方法。