CN117889995A - 压电传感器控制方法、电路、压电感应系统和电子烟 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种压电传感器控制方法、电路、压电感应系统和电子烟，通过监测压电传感器是否发生撤力事件；响应于撤力事件，生成复位信号以控制压电传感器进行复位；自输出复位信号起至到达预设时间之时，中止输出复位信号以解除对压电传感器的复位，以消除反弹电压，该方法可以采用异步电路结构实现，规避了模数转换电路和数字信号处理电路的采用，降低了压电传感器的控制成本。

Description

压电传感器控制方法、电路、压电感应系统和电子烟

技术领域

本申请涉及压电传感器控制技术领域，特别是涉及一种压电传感器控制方法、电路、压电感应系统和电子烟。

背景技术

压电传感器，是一种将机械压力转换成电信号的传感器，其利用压电材料的特性，当外力施加在其表面时，内部电荷分布发生变化，从而产生电压。压电传感器将物理量转换成电信号，而电信号的处理需要依靠芯片。因此，在实际应用中，通常将压电传感器与压电传感器控制电路互相组合，以增强传感器的功能以及测量精度，使其更好地满足不同行业的需求。

图1是相关技术中压电传感器的状态变化示意图，其中，图1代表压电传感器受力时的状态变化过程。参考图1，压电传感器通常是类平行板电容器结构，介质中有均匀的正负电荷。在不受外力的情况下，整体呈现电中性，当传感器受力时，正负电荷的几何中心发生错位，从而在两极板上呈现出感应电荷。受力越大，则正负电荷的几何中心的错位程度越大，极板上的电荷量也越大。若传感器承受相反方向的压力，与上同理，也产生电荷，但各极板对应的电荷符号会根据力的方向改变。压电传感器内部电荷变化时会输出电压，压电传感器控制电路根据输出电压判定是否发生了压强事件。

然而，压电传感器普遍存在电荷泄漏现象，而电荷泄漏会导致压电传感器在撤力过程产生反弹电压，有可能导致压电传感器控制电路错误地判定发生了压强事件。

针对上述问题，相关技术提供了一种解决方案，采用模数转换电路将压电传感器的输出电压转换为数字信号，然后采用数字信号处理电路对数字化的“反弹电压”进行识别，防止误判断，并且正确地进行压强事件判断。该方案的主要问题在于，一方面，模数转换电路相对复杂，且电路面积开销和功耗开销均较大，导致设计与使用成本较高。另一方面，为了配合模数转换电路，与之连接的数字信号处理电路也较为复杂，同样带来了设计与使用成本。

针对相关技术中存在压电传感器控制成本高的问题，目前还没有提出有效的解决方案。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够降低控制成本的压电传感器控制方法、电路、压电感应系统和电子烟。

第一方面，本申请提供了一种压电传感器控制方法，包括：

监测压电传感器是否发生撤力事件，其中，所述撤力事件表示所述压电传感器所受压力逐渐减小；

响应于所述撤力事件，生成复位信号以控制所述压电传感器进行复位；

自输出所述复位信号起至到达预设时间之时，中止输出所述复位信号以解除对所述压电传感器的复位。

在其中一些实施例中，响应于所述撤力事件，生成复位信号以控制所述压电传感器进行复位，包括：

检测所述压电传感器的输出电压；

当检测到所述压电传感器的输出电压大于电压阈值时，输出第二信号，其中，所述电压阈值为能够表征所述压电传感器检测到压强事件的电压；

响应于所述第二信号的电平翻转，生成所述复位信号。

在其中一些实施例中，所述预设时间不小于所述压电传感器中能够触发压强事件的残余电荷的泄放时间。

在其中一些实施例中，自输出所述复位信号起至到达预设时间之时，中止输出所述复位信号，包括：

响应于所述复位信号，对时钟信号进行计数；

当所计时钟数达到预设值时，中止输出所述复位信号，其中，所述预设值基于所述预设时间和所述时钟信号的时钟周期确定。

第二方面，在本申请提供了一种压电传感器控制电路，包括：比较单元、逻辑单元和复位开关，所述逻辑单元包括触发器和计数器；所述比较单元的输出端与所述触发器的时钟输入端连接，所述触发器的输出端与所述复位开关连接，所述计数器的时钟输入端用于输入时钟信号，所述计数器的输出端与所述触发器的复位端连接，所述计数器的使能端与所述触发器的输出端连接；

所述比较单元，用于接收压电传感器的输出电压，并将所述压电传感器的输出电压与表征发生压强事件的电压阈值进行比较；

所述触发器，用于响应所述比较单元输出的比较结果，输出复位信号；

所述计数器，用于响应所述时钟信号，对时钟信号进行计数，当所计时钟数达到预设值时，控制所述触发器复位；

所述复位开关，与所述压电传感器连接，用于响应所述复位信号以对所述压电传感器进行复位。

在其中一些实施例中，所述逻辑单元还包括：反相器，所述反相器的输入端与所述比较单元的输出端连接，所述反相器的输出端与所述触发器的时钟输入端连接。

在其中一些实施例中，所述复位开关的第一端与所述压电传感器的电压输出引脚连接，所述复位开关的第二端与所述压电传感器的参考电压输入引脚连接，所述复位开关的第三端与所述触发器的输出端连接；所述复位开关的工作状态包括所述复位开关的第一端与所述第二端或者所述第三端连接。

在其中一些实施例中，所述比较单元包括第一比较器和第二比较器，所述压电传感器控制电路包括第一逻辑单元、第二逻辑单元和或门；所述第一比较器的输出端与所述第一逻辑单元的输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述第二逻辑单元的输入端连接，所述第一逻辑单元和所述第二逻辑单元的输出端与所述或门的输入端连接；所述或门的输出端与所述复位开关连接；其中，

所述第一逻辑单元用于响应所述压电传感器的正向输出电压，所述第二逻辑单元用于响应所述压电传感器的反向输出电压。

第三方面，本申请提供了一种压电感应系统，包括：压电传感器和上述第二方面所述的压电传感器控制电路，所述压电传感器与所述压电传感器控制电路连接。

第四方面，本申请提供了一种电子烟，包括：主体，所述主体上设置有压电传感器和上述第二方面所述的压电传感器控制电路，所述压电传感器与所述压电传感器控制电路连接。

上述压电传感器控制方法、电路、压电感应系统和电子烟，通过监测压电传感器是否发生撤力事件；响应于撤力事件，生成复位信号以控制压电传感器进行复位；自输出复位信号起至到达预设时间之时，中止输出复位信号以解除对压电传感器的复位，以消除反弹电压，该方法可以采用异步电路结构实现，规避了模数转换电路和数字信号处理电路的采用，降低了压电传感器的控制成本。

本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中压电传感器受力时的状态变化示意图；

图2是单端压电传感器的等效电路示意图；

图3是单端压电传感器的响应曲线示意图；

图4是一个实施例中压电传感器控制方法的流程图；

图5是一个实施例中压电传感器控制方法的原理示意图；

图6是一个实施例中压电传感器控制电路的结构示意图；

图7给出了图6中逻辑单元的内部结构图；

图8是另一个实施例中压电传感器控制电路的结构示意图；

图9给出了图8中逻辑单元的内部结构图；

图10是一个实施例中触发器的可选结构示意图；

图11是双端压电传感器的等效电路示意图；

图12是另一个实施例中压电传感器控制电路的结构示意图；

图13是一个实施例中逻辑单元控制复位开关通断的工作状态转换图；

图14是一个实施例中压电传感器控制电路所达到的效果波形图；

图15给出了图9中逻辑单元的工作原理示意图。

附图标记说明：1、压电传感器控制电路；11、比较单元；111、第一比较器；112、第二比较器；12、逻辑单元；121、触发器；122、计数器；123、反相器；12a、第一逻辑单元；12b、第二逻辑单元；121a、第一触发器；122a、第一计数器；123a、第一反相器； 13、第一引脚；14、第二引脚；15、第三引脚；16、放大单元；17、电压产生模块；18、或门。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。“元件的至少部分”是指元件的部分或全部。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

图2是单端压电传感器的等效电路示意图。如图2所示，其中，MEMS代表压电传感器，其可以等效成电荷源q、电容Cp和电阻Rp相互并联，Vout代表压电传感器的输出电压，Vref代表压电传感器的参考电压。当极板受压力时，电荷源q产生电荷并存储于电容Cp中，形成Vout-Vref=q/Cp的电压差，然而由于电阻Rp的存在，电容Cp上的电荷会经过Rp缓慢泄漏，导致电容第二Cp上的电荷量减少，从而Vout-Vref的值也减少，直到Vout=Vref时，电荷为0。

图3是单端压电传感器的响应曲线示意图。如图3所示，当对压电传感器施加反向压力时（例如对图1的下极板施力），极板上产生电荷，形成电压；随着力的增加，电荷量会增加，输出电压Vout也增加。当力刚好从增加转为维持不变时，输出电压Vout达到峰值。随后，由于前述的电荷漏电原因，输出电压Vout缓慢降低。若在电荷完全泄漏之前发生“撤力过程”，则压电传感器内部将产生符号相反的电荷，抵消“施力过程”中产生的电荷，在输出电压上表现为陡峭撤力边沿和反弹电压。反弹电压，是由“撤力过程”产生的电荷与“撤力过程开始时刻”已经过漏电而剩余的电荷抵消后，残留电荷在电容Cp上形成的电压。随着此残留电荷的缓慢泄漏，反弹电压也会逐渐恢复到基线电位（示意图为方便展示，显示为0电位）。同理，当对传感器施加正向压力时（例如对图1的上极板施力），仍然会经历上述提到的电压随着力增加而达到峰值、力维持稳定时电荷泄漏导致电压降低、撤掉力时发生反弹电压、反弹电压缓慢恢复这四个过程。

正常情况下（不考虑反弹电压），压强事件，是指压电传感器的输出电压不小于电压阈值。无论是判断正向压强事件还是反向压强事件，只需要检测输出电压是否大于电压阈值即可，若是，则判定发生压强事件。需要说明的是，此处的电压阈值判断是指比较电压幅度，不考虑方向。至于施力方向，可通过比较输出电压与基线电压的大小来确定。然而，撤力过程中产生的反弹电压的幅度若超过了压强事件的判断阈值，则被误认为发生了压强事件。也就是说，反弹电压将可能触发误判断，导致压电传感器控制电路“误认为”发生了压力。例如，工业设备误开启、医疗设备误报、电子烟误点火，这将造成不便甚至安全隐患。

基于上述分析，在一个实施例中，提供了一种压电传感器控制方法。图4是本实施例的压电传感器控制方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S401，监测压电传感器是否发生撤力事件，其中，撤力事件表示压电传感器所受压力逐渐减小；

步骤S402，响应于撤力事件，生成复位信号以控制压电传感器进行复位；

步骤S403，自输出复位信号起至到达预设时间之时，中止输出复位信号以解除对压电传感器的复位。

撤力事件，体现为压电传感器所受压力逐渐减小。控制压电传感器进行复位，可以是将压电传感器的电压输出引脚和参考电压输入引脚短接，即强制Vout=Vref，将压电传感器的电荷泄放掉，从而降低反弹电压。预设时间，是压电传感器的复位维持时间，即复位压电传感器一段时间后解除复位。优选地，预设时间不小于压电传感器中能够触发压强事件的残余电荷的泄放时间，如此，保证泄放掉对应反弹电压的电荷。

在上述步骤S401至S403中，考虑到反弹电压跟随撤力事件出现，在检测到撤力事件之时，立即控制压电传感器进行复位，且维持预设时间后才解除复位，以泄放掉一定量的电荷，从而降低反弹电压，避免因反弹电压而误触发压强事件。该方法可以采用异步电路结构实现，规避了模数转换电路和数字信号处理电路的采用，降低了压电传感器的控制成本。

在一个实施例中，提供了一种撤力事件的判断方法。检测压电传感器的输出电压；当检测到压电传感器的输出电压从第一电压区域转换为第二电压区域时，判定压电传感器发生撤力事件；其中，第一电压区域的电压不小于电压阈值，第二电压区域中的电压小于电压阈值。图5给出了压电传感器控制方法的原理示意图，请参阅图5，V1代表第一阈值电压，用来检测正向压强事件；V2代表第二阈值电压，用来检测反向压强事件；第一阈值电压V1和第二阈值电压V2的幅度相等方向相反。将第一阈值电压V1及其以上部分定义为区域A，将第二阈值电压V2及其以下部分定义为区域C，区域A和区域C均属于第一电压区域。将第一阈值电压V1和第二阈值电压V2之间部分定义为区域B，区域B即为第二电压区域。当检测到压电传感器的输出电压呈现出从第一电压区域（区域A或区域C）到第二电压区域（区域B）的转换时，可以认为发生了撤力事件。例如，对于正向压强事件，Vout超过V1的过程被认为发生了施力，Vout从大于V1到小于V1的变化过程被认为发生了撤力。同理，反向压强事件也可以通过Vout上下越过V2的过程来判断发生了施力还是撤力。

为进一步揭示压电传感器控制方法的效果，请继续参阅图5。通过实时监测压电传感器的输出电压在区域A、区域B和区域C之间的转变情况。当发生了区域A到区域B的转变时，复位压电传感器，快速泄放掉压电传感器电容上的电荷，并且该复位动作维持预设时间，而后自动撤销复位。同理，当发生了区域C到区域B的转变时，复位压电传感器，快速泄放掉压电传感器电容上的电荷，并且该复位动作维持预设时间，而后自动撤销复位。

在本实施例中，一方面，当发生撤力动作时，由于及时复位压电传感器，且持续泄放电荷一段时间，因此，在这段时间内，本应产生的反弹电压所对应的电荷，被持续地快速泄放，从而无法形成反弹电压，也就不会造成误触发。另一方面，得益于所提出方法的三个区域的检测机制，压电传感器不会在其响应施力过程的时间内发生复位，只会在其感应到撤力动作时才发生复位，因此不会影响它的正常工作功能。

在一个实施例中，提供了一种压电传感器控制电路，用于实现上述实施例的压电传感器控制方法。图6是本实施例的压电传感器控制电路的结构示意图，图7给出了图6中逻辑单元的内部结构图。参考图6和图7，该压电传感器控制电路1包括：比较单元11、逻辑单元12和复位开关K，逻辑单元12包括触发器121和计数器122。比较单元11的输出端与触发器121的时钟输入端CK1连接，触发器的输出端Q与复位开关K连接，计数器122的时钟输入端CK2用于输入时钟信号，计数器122的输出端与触发器121的复位端Rst连接，计数器122的使能端EN与触发器121的输出端Q连接。

比较单元11，用于接收压电传感器的输出电压，并将压电传感器的输出电压与表征发生压强事件的电压阈值进行比较。

触发器121，用于响应比较单元11输出的比较结果，输出复位信号。

计数器122，用于响应时钟信号，对时钟信号进行计数，当所计时钟数达到预设值时，控制触发器121复位。

复位开关K，与压电传感器连接，用于响应复位信号以对压电传感器进行复位。

在本实施例中，逻辑单元12控制复位开关K闭合，将电容Cp中的电荷快速泄放。由于撤力过程中，压电传感器会持续产生电荷，所以该复位过程需要维持第一预设时间，这段时间应大于反弹电压超过V1的持续时间，从而保证压电传感器撤力过程中持续产生的电荷不会再次导致压电传感器反弹电压超过V1。

本实施例的压电传感器控制电路，一方面，可以对压电传感器的输出电压进行后处理，以满足实际应用需求。另一方面，压电传感器控制电路在执行压电传感器控制方法的过程中，通过在发生撤力事件时，监测压电传感器是否发生撤力事件，其中，撤力事件表示压电传感器所受压力逐渐减小；响应于撤力事件，生成复位信号以控制压电传感器进行复位；自输出复位信号起至到达预设时间之时，中止输出复位信号以解除对压电传感器的复位，降低误触发压强事件的概率。关于压电传感器控制方法的进一步原理和效果可以参考上述实施例，此处不再赘述。

可选地，压电传感器控制电路1还包括第一引脚13、第二引脚14、第三引脚15。第一引脚13用于和压电传感器的电压输出引脚Vout连接，第二引脚14用于和压电传感器的参考电压输入引脚Vref连接，第三引脚15作为整个压电传感器控制电路的信号输出端，输出信号所代表的含义由应用需求决定。

可选地，压电传感器控制电路1还可以设置放大单元16和电压产生模块17。放大单元16连接在第一引脚13和比较单元11之间，用于将压电传感器的输出电压放大并提高驱动能力。放大单元16可以采用缓冲放大器、单端放大器、差分放大器或者可编程增益放大器实现。电压产生模块17与第二引脚14连接，负责给压电传感器提供直流偏置。电压产生模块17可以视应用需求选择取消掉，此时，压电传感器的参考电压输入引脚Vref可以视应用需求选择接地。

在一个实施例中，复位开关K的第一端与压电传感器的电压输出引脚Vout连接，复位开关K的第二端与压电传感器的参考电压输入引脚Vref连接，复位开关K的第三端与触发器121的输出端Q连接；复位开关K的工作状态包括复位开关K的第一端与第二端或者第三端连接。

在一个实施例中，继续参阅图7，逻辑单元12还包括反相器123，反相器123的输入端与比较单元11的输出端连接，反相器123的输出端与触发器121的时钟输入端CK1连接。

在图6中，采用一个比较单元11来检测正向压强事件或者反向压强事件。在其中一些实施例中，为了同时检测正向压强事件和反向压强事件，图8提供了另一种压电传感器控制电路的结构示意图，图9给出了图8中逻辑单元的内部结构图。如图8所示，在图6的基础上，比较单元11包括第一比较器111和第二比较器112。如图9所示，压电传感器控制电路包括第一逻辑单元12a、第二逻辑单元12b和或门18。第一比较器111的输出端与第一逻辑单元12a的输入端连接，第二比较器112的输出端与第二逻辑单元12b的输入端连接，第一逻辑单元12a和第二逻辑单元12b的输出端与或门18的输入端连接；或门18的输出端与复位开关K连接。其中，第一逻辑单元12a用于响应压电传感器的正向输出电压，第二逻辑单元12b用于响应压电传感器的反向输出电压。第一比较器111中设置有第一阈值电压V1，用来检测正向压强事件；第二比较器112中设置有第二阈值电压V1，用来检测反向压强事件。两个比较器对应的电压阈值分别为图5中的V1和V2。若应用场景只需要检测一个方向的压力，则可以视需求删减其中一组比较器和逻辑单元构成的信号处理电路。

在本实施例中，压电传感器控制电路包含两个逻辑单元，每个逻辑单元负责处理一个比较器的输出，两个逻辑单元的输出分别作为或门的两输入，而或门的输出则作为MEMS的复位信号。每个逻辑单元又包括反相器（INV）、D触发器（DFF）和计数器（CNT）。其中，反相器的输入为前级比较器的输出，计数器的输入为时钟信号，反相器的输出连接D触发器的时钟端CK1，D触发器的D端连接VDD，D触发器的复位端连接计数器的输出，D触发器的Q端则作为计数器的使能信号，且同时作为相应逻辑单元的输出。本实施例的逻辑单元结合了同步电路和异步握手电路的设计方法，用极少的硬件面积代价和功耗代价就能完成MEMS复位逻辑，规避了模数转换电路和数字信号处理电路的采用，降低了压电传感器的控制成本。

图9所示D触发器只是一种可选方式，在其中一些实施例中，D触发器可以通过别的类型的触发器和逻辑门组合得到。比如，参考图10，将RS触发器或者JK触发器搭配反相器就能变成“D触发器”。

上述实施例提供的压电传感器控制电路，可以用于控制单端压电传感器。在实际应用中，也可能出现差分两端输出的压电传感器，针对该情况，只需要将图6或者图8的电路结构变成处理差分信号的电路即可。在一个实施例中，图11给出了双端压电传感器的等效电路示意图。相应地，图12提供了另一种压电传感器控制电路的结构示意图，如图12所示，在图8的基础上，设置两个复位开关，分别是第一复位开关K1和第二复位开关K2，用于复位双端输出Voutp和Voutn。其中，放大单元16是对压电传感器的差分输出信号进行放大。

以下将对上述各实施例提供的压电传感器控制电路的工作原理做进一步介绍。

图13为逻辑单元控制复位开关通断的工作状态转换图。如图13所示，将图5中的三个电压区域A、B、C通过第一比较器111和第二比较器112完成检测划分。逻辑单元将三个区域对应的电路状态分别编码，其中，电压区域A对应状态码00，区域B对应状态码01，区域C对应状态码10，当发生区域A到区域B的转换时，触发复位动作，逻辑单元控制复位开关闭合，且需持续一段设置的时间，而后自动撤销复位，即断开复位开关。同理，当发生区域C到区域B的转换时，也触发复位动作，逻辑单元控制复位开关闭合，且需持续一段设置的时间，而后自动撤销复位，即断开复位开关。在其他的状态转换过程中，例如区域B到区域A，或区域B到区域C，逻辑单元对复位开关不产生控制。

图14为压电传感器控制电路所达到的效果波形图。如图14所示，当第一比较器111和第二比较器112指示出“撤力状态”时，将分别产生复位信号，且复位信号持续一段时间后自动撤销。需要说明的是，图中所展示逻辑定义为：第一比较器111的输入电压大于第一阈值电压V1时输出为高电平，第二比较器112的输入电压小于第二阈值电压V2时输出为高电平，而复位信号则定义为正逻辑，即输出高电平则表示发生复位动作。上述定义可根据具体的压电传感器控制电路设计情况自由定义，图中的定义方式仅为一种展示例子。

图15给出了图9中逻辑单元的工作原理示意图，如图15所示，以第一逻辑单元12a为例，当第一比较器111发生代表撤力动作的下降沿时，它经过第一反相器123a，转换为上升沿。而后，这个上升沿输入至第一触发器121a的时钟输入端CK1，触发第一触发器121a的Q从逻辑0拉高到逻辑1。接着，第一触发器121a的Q端逻辑1作为第一计数器122a的使能信号EN，触发第一计数器122a使能工作。第一计数器122a开始对时钟信号计数，当计数达到预设的数值时，第一计数器122a的输出由逻辑0拉高到逻辑1。而该逻辑1信号作为第一触发器121a的RST复位信号，将第一触发器121a复位，使其Q端从逻辑1拉低到逻辑0。由于第一触发器121a的Q端又作为第一计数器122a的使能EN，因此第一计数器122a随即进入不使能的状态，在该状态下，第一计数器122a的输出从逻辑1拉低到逻辑0。由于第一计数器122a的输出作为第一触发器121a的RST复位信号，因此第一触发器121a的持续复位在此时被撤销。至此，上述的第一计数器122a、第一触发器121a都回归了初态，整个电路将迎接下一次比较器的输出下降沿。

在上述过程中，第一触发器121a输出的Q端信号为方波。方波的上升沿紧跟第一比较器111输出的下降沿，方波的持续时长则由第一计数器122a的计数值和时钟信号的频率决定。该方波作为MEMS复位信号的一部分，负责在MEMS受到某个方向的力之后的撤力过程中，控制复位开关K对MEMS进行复位。两个逻辑单元分别处理两个比较器的输出，而最终MEMS复位信号，则由两个逻辑单元的输出结果进行或门运算得到。

需要注意的是，图中所设计的上升沿、下降沿、逻辑0、逻辑1等并非固定设计，是可以根据设计人员的设计习惯自由决定的。在其中一些实施例中，也可以定义此D触发器的CK端是下降沿触发，如果这么定义，就不需要反相器了，直接用比较器的下降沿连接到D触发器的CK端即可。又例如，在其中一些实施例中，也可以定义D触发器的RST端为逻辑0复位，那么计数器就必须得在计数达到预设值后输出一个逻辑0，或者计数器的后面接个反相器，将计数器的正逻辑输出转换为负逻辑输出。

若实际应用中不需要对MEMS所受的正反两个方向的力都做检测，只需要检测其中一个方向的力，则该逻辑单元不需要或门，且只需要一个逻辑单元和比较器即可。

此外，本实施例提供的压电传感器控制电路可以集成为一芯片，充分考虑到硬件面积代价和功耗代价，能以较小的电路面积代价和功耗代价，消除压电传感器反弹电压带来的误判断影响，避免了模数转换电路的使用，也避免了复杂的数字信号处理电路的设计。可以理解，上述压电传感器控制电路还可以采用其他形式，而不限于上述实施例已经提到的形式，只要其能够达到完成反弹电压消除功能即可。

在一个实施例中，提供了一种压电感应系统，包括压电传感器和压电传感器控制电路，压电传感器与压电传感器控制电路连接。压电传感器将物理量转换成电信号，而电信号的处理可以通过压电传感器控制电路完成。其中，压电传感器控制电路可以降低反弹电压，以及周期性复位压电传感器以抑制基线电压抬升，避免误触发压强事件，从而提升压电感应系统的可靠性。该压电感应系统可以广泛应用于各种领域，包括但不限于：工业自动化，压电传感器可用于测量机器人终端执行器的执行力度，以确保它们能精确地进行操作；医疗设备，压电传感器可用于测量血压，呼吸率和心跳率等生理参数；汽车行业，压电传感器可以用于测量车辆的重量和压力分布，为车辆设计提供数据支持，以及对安全气囊和制动器等系统进行监测；空气质量检测，压电传感器可以用于测量空气中的压力和湿度，从而帮助检测空气中的有害气体；建筑工程，压电传感器可用于监测建筑物的结构安全和稳定性，以及测量桥梁和隧道等结构物的振动情况；消费电子，例如电子烟，压电传感器可用于检测吸烟或吹气动作，从而触发电子烟的功能开关。

在一个实施例中，提供了一种电子烟，包括主体，其配置有压电传感器，主体还配置有上文所述的压电传感器控制电路、或集成有包括上文所述的压电传感器控制电路的芯片、或配置有上文所述的压电感应系统。可选地，主体还包括PCB主板，压电传感器设置在PCB主板上。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请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描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种压电传感器控制方法，其特征在于，包括：

监测压电传感器是否发生撤力事件，其中，所述撤力事件表示所述压电传感器所受压力逐渐减小；

响应于所述撤力事件，生成复位信号以控制所述压电传感器进行复位；

自输出所述复位信号起至到达预设时间之时，中止输出所述复位信号以解除对所述压电传感器的复位。

2.根据权利要求1所述的压电传感器控制方法，其特征在于，响应于所述撤力事件，生成复位信号以控制所述压电传感器进行复位，包括：

检测所述压电传感器的输出电压；

当检测到所述压电传感器的输出电压大于电压阈值时，输出第二信号，其中，所述电压阈值为能够表征所述压电传感器检测到压强事件的电压；

响应于所述第二信号的电平翻转，生成所述复位信号。

3.根据权利要求1所述的压电传感器控制方法，其特征在于，所述预设时间不小于所述压电传感器中能够触发压强事件的残余电荷的泄放时间。

4.根据权利要求1所述的压电传感器控制方法，其特征在于，自输出所述复位信号起至到达预设时间之时，中止输出所述复位信号，包括：

响应于所述复位信号，对时钟信号进行计数；

当所计时钟数达到预设值时，中止输出所述复位信号，其中，所述预设值基于所述预设时间和所述时钟信号的时钟周期确定。

5.一种压电传感器控制电路，其特征在于，包括：比较单元、逻辑单元和复位开关，所述逻辑单元包括触发器和计数器；所述比较单元的输出端与所述触发器的时钟输入端连接，所述触发器的输出端与所述复位开关连接，所述计数器的时钟输入端用于输入时钟信号，所述计数器的输出端与所述触发器的复位端连接，所述计数器的使能端与所述触发器的输出端连接；

所述比较单元，用于接收压电传感器的输出电压，并将所述压电传感器的输出电压与表征发生压强事件的电压阈值进行比较；

所述触发器，用于响应所述比较单元输出的比较结果，输出复位信号；

所述计数器，用于响应所述时钟信号，对时钟信号进行计数，当所计时钟数达到预设值时，控制所述触发器复位；

所述复位开关，与所述压电传感器连接，用于响应所述复位信号以对所述压电传感器进行复位。

6.根据权利要求5所述的压电传感器控制电路，其特征在于，所述逻辑单元还包括：反相器，所述反相器的输入端与所述比较单元的输出端连接，所述反相器的输出端与所述触发器的时钟输入端连接。

7.根据权利要求5所述的压电传感器控制电路，其特征在于，所述复位开关的第一端与所述压电传感器的电压输出引脚连接，所述复位开关的第二端与所述压电传感器的参考电压输入引脚连接，所述复位开关的第三端与所述触发器的输出端连接；所述复位开关的工作状态包括所述复位开关的第一端与所述第二端或者所述第三端连接。

8.根据权利要求5所述的压电传感器控制电路，其特征在于，所述比较单元包括第一比较器和第二比较器，所述压电传感器控制电路包括第一逻辑单元、第二逻辑单元和或门；所述第一比较器的输出端与所述第一逻辑单元的输入端连接，所述第二比较器的输出端与所述第二逻辑单元的输入端连接，所述第一逻辑单元和所述第二逻辑单元的输出端与所述或门的输入端连接；所述或门的输出端与所述复位开关连接；其中，

所述第一逻辑单元用于响应所述压电传感器的正向输出电压，所述第二逻辑单元用于响应所述压电传感器的反向输出电压。

9.一种压电感应系统，其特征在于，包括：压电传感器和权利要求5至权利要求8中任一项所述的压电传感器控制电路，所述压电传感器与所述压电传感器控制电路连接。

10.一种电子烟，其特征在于，包括：主体，所述主体上设置有压电传感器和权利要求5至权利要求8中任一项所述的压电传感器控制电路，所述压电传感器与所述压电传感器控制电路连接。