CN117368581A - 电容检测方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电容检测方法及电路，应用于电子烟，包括通过检测模块获取第一寄生电容和传感器电容的和所对应的第一采样数据，通过检测模块获取第二寄生电容和传感器电容的和所对应的第二采样数据，通过检测模块获取第一寄生电容和第二寄生电容的和所对应的第三采样数据，根据第一采样数据、第二采样数据和第三采样数据计算得到传感器电容所对应的采样数据，能够极大的降低第一寄生电容和第二寄生寄生电容对电容检测结果的影响。
Description
技术领域
本发明涉及电子烟技术领域，尤其涉及一种电容检测方法及电路。
背景技术
图1为现有技术中电容检测电路的示意图。如图1所示，电容检测电路包括TS模块、选择器、传感器电容，选择器的输出端与TS模块连接，选择器的输入端与通道TS连接，通道TS的寄生电容C0的一端接地，通道TS的寄生电容C0的另一端与传感器电容C2的一端连接，传感器电容C2的另一端接地。
由图1所示的电路可以明确看出，现有技术中的电容检测电路为单端检测的方式。而电子烟传感器为MEMS或驻极体的方式，利用咪头量测压力不同使内部结构薄膜发生形变，从而产生一定的变容变化量。提供稳定的恒流源ICHG对被测量电容(C0+C2)进行充放电，充放电过程设置恒定电压ΔV进行比较切换，可得到电容C和时间TCHG的关系如3.通过电容器(C0+C2)和时间TCHG的关系，再将通过系统时钟对充放电周期TCHG进行记录，可以得到电容的对应的数值，此数值称为电容的采样数据。
TS模块采样获取的电容的采样数据包括了传感器电容C2和通道TS的寄生电容C0，因此，系统无法区分采样数据的变化是寄生电容C0变化引起的还是传感器电容C2变化引起的。
因此，有必要提供一种新型的电容检测方法及电路以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容检测方法及电路，降低寄生电容对检测结果的影响。
为实现上述目的，本发明的所述电容检测方法，应用于电子烟，包括：
提供电容检测电路，所述电容检测电路包括选择单元、检测模块、第一开关、第二开关和传感器电容，所述选择单元的输出端与所述检测模块连接，所述选择单元的第一输入端与所述第一开关的一端和第一通道连接，所述第一开关的另一端接地，所述选择单元的第二输入端与所述第二开关的一端和第二通道连接，所述第二开关的另一端接地，所述第一通道的第一寄生电容的一端与所述传感器电容的一端连接，所述第一通道的第一寄生电容的另一端接地，所述第二通道的第二寄生电容的一端与所述传感器电容的另一端连接，所述第二通道的第二寄生电容的另一端接地；
通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据；
通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据；
通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据；
根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据；
其中，在多次获取所述传感器电容所对应的采样数据时，在第n次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，仅重新获取所述第一采样数据和所述第二采样数据中的任意一个，以及所述第三采样数据，且同一个所述第一采样数据和所述第二采样数据最多参与两次计算。
可选地，所述通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据，包括：
所述第一开关关断，所述第二开关闭合，所述选择单元将第一输入端的数据从输出端输出；
所述检测模块获取的采样数据为所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据。
可选地，所述通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据，包括：
所述第一开关闭合，所述第二开关关断，所述选择单元将第二输入端的数据从输出端输出；
所述检测模块模块获取的采样数据为所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据。
可选地，所述通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据，包括：
所述第一开关关断，所述第二开关关断，所述选择单元将第一输入端的数据和第二输入端的数据从输出端输出；
所述检测模块模块获取的采样数据为所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据。
可选地，所述根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据，包括：
计算所述第一采样数据和所述第二采样数据的和，然后减去所述第三采样数据，以得到中间值；
取所述中间值的二分之一，以得到所述传感器电容所对应的采样数据。
可选地，所述的电容检测方法还包括：将所述采样数据转换为电容值。
本发明还公开了一种用于实现电容检测方法的电容检测电路，包括选择单元、检测模块、第一开关、第二开关和传感器电容，所述选择单元的输出端与所述检测模块连接，所述选择单元的第一输入端与所述第一开关的一端和第一通道连接，所述第一开关的另一端接地，所述选择单元的第二输入端与所述第二开关的一端和第二通道连接，所述第二开关的另一端接地，所述第一通道的第一寄生电容的一端与所述传感器电容的一端连接，所述第一通道的第一寄生电容的另一端接地，所述第二通道的第二寄生电容的一端与所述传感器电容的另一端连接，所述第二通道的第二寄生电容的另一端接地。
可选地，所述电容检测电路还包括主控制单元，所述主控制单元与所述选择单元、所述第一开关和所述第二开关连接，用于控制所述选择单元、所述第一开关和所述第二开关。
本发明的有益效果在于：通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据，通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据，通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据，根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据，能够极大的降低第一寄生电容和第二寄生寄生电容对电容检测结果的影响。
附图说明
图1为现有技术中电容检测电路的示意图；
图2为本发明一些实施例中电容检测电路的示意图；
图3为本发明一些实施例中电容检测方法的流程图；
图4为本发明一些实施例中获取第一采样数据的电路导通示意图；
图5为本发明一些实施例中获取第二采样数据的电路导通示意图；
图6为本发明一些实施例中获取第三采样数据的电路导通示意图；
图7为本发明一些实施例中个电子烟正常使用过程中各电容的变化示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种电容检测电路，应用于电子烟。参照图2，所述电容检测电路包括选择单元101、检测模块102、第一开关K1、第二开关K2和传感器电容C2，所述选择单元101的输出端与所述检测模块102连接，所述选择单元101的第一输入端与所述第一开关K1的一端和第一通道TS0连接，所述第一开关K1的另一端接地，所述选择单元101的第二输入端与所述第二开关K2的一端和第二通道TS1连接，所述第二开关K2的另一端接地，所述第一通道TS0的第一寄生电容C0的一端与所述传感器电容C2的一端连接，所述第一通道TS0的第一寄生电容C0的另一端接地，所述第二通道TS1的第二寄生电容C1的一端与所述传感器电容C2的另一端连接，所述第二通道TS1的第二寄生电容C1的另一端接地。
参照图2，所述电容检测电路还包括主控制单元103，所述主控制单元103与所述选择单元101、所述第一开关K1和所述第二开关K2连接，用于控制所述选择单元101、所述第一开关K1和所述第二开关K2，并且所述主控制单元103还与所述检测模块102和其他功能模块连接，用于获取检测模块102检测到的采样数据，对其他功能模块进行控制。
图3为本发明一些实施例中电容检测方法的流程图。参照图3，所述电容检测方法应用于电子烟，并通过所述电容检测电路实现，所述电容检测方法包括以下步骤：
S1：通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据；
S2：通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据；
S3：通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据；
S4：根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据；
其中，在多次获取所述传感器电容所对应的采样数据时，在第n次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，仅重新获取所述第一采样数据和所述第二采样数据中的任意一个，以及所述第三采样数据，且同一个所述第一采样数据和所述第二采样数据最多参与两次计算。例如：第一次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，获取第一采样数据、第二采样数据和第三采样数据，然后根据第一采样数据、第二采样数据和第三采样数据计算所述传感器电容所对应的采样数据；第二次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，重新获取第三采样数据和第一采样数据，并结合第一次计算获取的第二采样数据计算所述传感器电容所对应的采样数据；第三次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，重新获取第三采样数据和第二采样数据，并结合第二次计算获取的第一采样数据计算所述传感器电容所对应的采样数据；第四次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，从新获取第三采样数据和第一采样数据，并结合第三次计算获取的第二采样数据计算所述传感器电容所对应的采样数据，能够极大地提高对传感器电容的整体采样速率。
一些实施例中，所述通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据，包括：
所述第一开关K1关断，所述第二开关K2闭合，所述选择单元101将第一输入端的数据从输出端输出，如图4所示；
所述检测模块102获取的采样数据为所述第一寄生电容C0和所述传感器电容C2的和所对应的第一采样数据TS0。
一些实施例中，所述通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据，包括：
所述第一开关K1闭合，所述第二开关K2关断，所述选择单元101将第二输入端的数据从输出端输出，如图5所示；
所述检测模块102模块获取的采样数据为所述第二寄生电容C1和所述传感器电容C2的和所对应的第二采样数据TS1。
一些实施例中，所述通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据，包括：
所述第一开关关断，所述第二开关关断，所述选择单元将第一输入端的数据和第二输入端的数据从输出端输出，如图6所示；
所述检测模块102模块获取的采样数据为所述第一寄生电容C0和所述第二寄生电容C1的和所对应的第三采样数据TS0&TS1。
一些实施例中，所述根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据，包括：
计算所述第一采样数据TS0和所述第二采样数据TS1的和，然后减去所述第三采样数据TS0&TS1，以得到中间值；
取所述中间值的二分之一，以得到所述传感器电容所对应的采样数据，通过公式可以表示为(TS0+TS1-TS0&TS1)/2。
一些实施例中，所述的电容检测方法还包括：将所述采样数据转换为电容值。其中，将采样数据转换为电容值的方法为本领域的公知常识，在此不再详细赘述。
图7为本发明一些实施例中个电子烟正常使用过程中各电容的变化示意图。参照图7，图中△TS0表示第一采样数据TS0的变化值，△TS1表示第二采样数据TS1的变化值，△TS0&TS1表示第三采样数据TS0&TS1的变化值，电子烟正常使用(正常抽吸)产生的负压变化只会引起传感器电容C2的电容值变化，此时第一寄生电容C0和第二寄生电容C1的采样结果也会引起传感器电容C2的电容值的采样结果变化。第三采样数据TS0&TS1的采样结果只和第一寄生电容C0和第二寄生电容C1相关，因此不会发生变化。基于此条件，在检测模块获取传感器电容C2的同时，通过检测第一采样数据TS0、第二采样数据TS1和第三采样数据TS0&TS1的变化情况，能够确认是否为外部耦合导致的电容值变化，从而实现稳定的电容值检测。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (8)
1.一种电容检测方法，应用于电子烟，其特征在于，包括：
提供电容检测电路，所述电容检测电路包括选择单元、检测模块、第一开关、第二开关和传感器电容，所述选择单元的输出端与所述检测模块连接，所述选择单元的第一输入端与所述第一开关的一端和第一通道连接，所述第一开关的另一端接地，所述选择单元的第二输入端与所述第二开关的一端和第二通道连接，所述第二开关的另一端接地，所述第一通道的第一寄生电容的一端与所述传感器电容的一端连接，所述第一通道的第一寄生电容的另一端接地，所述第二通道的第二寄生电容的一端与所述传感器电容的另一端连接，所述第二通道的第二寄生电容的另一端接地；
通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据；
通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据；
通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据；
根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据；
其中，在多次获取所述传感器电容所对应的采样数据时，在第n次计算所述传感器电容所对应的采样数据时，仅重新获取所述第一采样数据和所述第二采样数据中的任意一个，以及所述第三采样数据，且同一个所述第一采样数据和所述第二采样数据最多参与两次计算。
2.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，所述通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据，包括：
所述第一开关关断，所述第二开关闭合，所述选择单元将第一输入端的数据从输出端输出；
所述检测模块获取的采样数据为所述第一寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第一采样数据。
3.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，所述通过所述检测模块获取所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据，包括：
所述第一开关闭合，所述第二开关关断，所述选择单元将第二输入端的数据从输出端输出；
所述检测模块模块获取的采样数据为所述第二寄生电容和所述传感器电容的和所对应的第二采样数据。
4.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，所述通过所述检测模块获取所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据，包括：
所述第一开关关断，所述第二开关关断，所述选择单元将第一输入端的数据和第二输入端的数据从输出端输出；
所述检测模块模块获取的采样数据为所述第一寄生电容和所述第二寄生电容的和所对应的第三采样数据。
5.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，所述根据所述第一采样数据、所述第二采样数据和所述第三采样数据计算得到所述传感器电容所对应的采样数据，包括：
计算所述第一采样数据和所述第二采样数据的和，然后减去所述第三采样数据，以得到中间值；
取所述中间值的二分之一，以得到所述传感器电容所对应的采样数据。
6.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，还包括：
将所述采样数据转换为电容值。
7.一种用于实现如权利要求1～6任意一项所述的电容检测方法的电容检测电路，其特征在于，包括选择单元、检测模块、第一开关、第二开关和传感器电容，所述选择单元的输出端与所述检测模块连接，所述选择单元的第一输入端与所述第一开关的一端和第一通道连接，所述第一开关的另一端接地，所述选择单元的第二输入端与所述第二开关的一端和第二通道连接，所述第二开关的另一端接地，所述第一通道的第一寄生电容的一端与所述传感器电容的一端连接，所述第一通道的第一寄生电容的另一端接地，所述第二通道的第二寄生电容的一端与所述传感器电容的另一端连接，所述第二通道的第二寄生电容的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的电容检测电路，其特征在于，还包括主控制单元，所述主控制单元与所述选择单元、所述第一开关和所述第二开关连接，用于控制所述选择单元、所述第一开关和所述第二开关。
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