JP2019533170A - ガード・検知間静電容量式センサーにおける検知インピーダンス決定のための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a.周期ガード電圧源を用いて、周期ガード電圧を供給すること。
b.予め定められた値Zrefの基準インピーダンスを通して、振幅Vrefiのn個の異なる基準周期電圧を、基準周期電圧源を用いて検知ノードに順次供給すること。ここで、iとnとは正の自然数であり、n ≧ 2に対して1 ≦ i≦ nである。
c.供給された振幅Vrefiの基準電圧のそれぞれに対して、電流測定回路によって検知ノードに加えられた電流の、それぞれの振幅Imiに対応する値を決定すること。
d.制御・評価回路によって加えられる振幅ゼロの電流につながる、基準周期電圧源を用いて検知ノードに供給されるべき検知基準電圧Vsの振幅を決定すること。
e.ステップdで決定された検知基準電圧Vs、周期ガード電圧Vg、及び基準インピーダンスZrefを参照して、検知電極の未知の検知インピーダンスZxを計算すること。
・以下の式を用いて補間によって検知基準電圧Vscの振幅を計算すること。
・及び、計算された検知基準電圧Vscの振幅からスタートして、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流の振幅の測定値が実質的にゼロである、改善された検知基準電圧Vsに到達するまで、制御ループによって基準電圧の値を調整すること。
12 検知電極
14 検知ノード
16 ガード電極
18 ガードノード
20 周期ガード電圧源
22 制御・評価回路
24 基準周期電圧
26 トランスインピーダンス増幅器
28 測定回路
30 プロセッサユニット
32 メモリユニット
34 制御ループ
36 PID制御器
方法ステップ
52 周期ガード電圧Vgを加えること
54 複数の基準電圧Vrefiを順次供給すること
56 それぞれのVrefiに対してそれぞれのImiの値を決定すること
58 検知基準電圧Vsの振幅を決定すること
60 外挿によってVsを計算すること
62 制御ループを用いてVsを決定すること
64 未知の検知インピーダンスZxを計算すること
Claims (11)
- ローディングモードで動作するガード・検知間静電容量式センサーの検知インピーダンス決定のための方法であって、
センサーが、検知ノードに接続された導電性の検知電極、ガードノードに接続された導電性のガード電極、振幅Vgの周期ガード電圧をガードノードに供給するための周期ガード電圧源、及び、検知ノードとガードノードとに動作可能に接続された制御・評価回路を含み、
制御・評価回路が、検知ノードに電流を加えることにより、検知ノードとガードノードとの間の電位差をゼロに保持するように、そして、検知ノードに加えられた前記電流の振幅に対応する値を決定するように構成され、
a.周期ガード電圧源を用いて、周期ガード電圧を供給すること
b.予め定められた値Zrefの基準インピーダンスを通して、iとnとが正の自然数であり、n ≧ 2に対して1 ≦ i≦ nである振幅Vrefiのn個の異なる基準周期電圧を、基準周期電圧源を用いて検知ノードに順次供給すること
c.供給された振幅Vrefiの基準電圧のそれぞれに対して、制御・評価回路によって検知ノードに加えられた電流の、それぞれの振幅Imiに対応する値を決定すること
d.制御・評価回路によって加えられる振幅ゼロの電流につながる、基準周期電圧源を用いて検知ノードに供給されるべき検知基準電圧Vsの振幅を決定すること
e.ステップdで決定された検知基準電圧Vs、周期ガード電圧Vg、及び基準インピーダンスZrefを参照して、検知電極の未知の検知インピーダンスZxを計算すること
の各ステップを含む、ローディングモードで動作するガード・検知間静電容量式センサーの検知インピーダンス決定のための方法。 - ステップdが、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流の振幅が実質的にゼロである検知基準電圧Vsに到達するまで、制御ループによって基準電圧Vrefiの値を調整するステップを含む、請求項1から3の何れか1項に記載された、ローディングモードで動作するガード・検知間静電容量式センサーの検知インピーダンス決定のための方法。
- ステップdが、以下の式を用いて検知基準電圧Vscの振幅を補間によって計算すること
ここで、Vref1及びVref2は、基準周期電圧源から供給される2つの異なる基準電圧であり、Im1及びIm2はそれぞれ、供給された電圧Vref1及びVref2に対して、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流である。
及び、計算された検知基準電圧Vscの振幅からスタートして、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流の振幅の測定値が実質的にゼロである、改善された検知基準電圧Vsに到達するまで、制御ループによって基準電圧の値を調整すること、
のステップを含む、請求項1又は2に記載の、ローディングモードで動作するガード・検知間静電容量式センサーの検知インピーダンス決定のための方法。 - ローディングモードで動作するガード・検知間静電容量式センサーの検知インピーダンス決定のためのインピーダンス測定回路であって、
前記センサーが、検知ノードに接続された導電性の検知電極、ガードノードに接続された導電性のガード電極を含み、
前記インピーダンス測定回路が、振幅Vgの周期ガード電圧をガードノードに供給するための周期ガード電圧源、及び、検知ノードとガードノードとに動作可能に接続された制御・評価回路を含み、
制御・評価回路が、検知ノードに電流を加えることにより、検知ノードとガードノードとの間の電位差を動作中ゼロに保持するように、そして、検知ノードに加えられた前記電流の振幅に対応する値を決定するように構成され、
インピーダンス測定回路が、予め定められた値Zrefの基準インピーダンスを通して、前記検知ノードに振幅Vrefiのn個の異なる基準周期電圧を供給するように構成された、基準周期電圧源を更に含み、ここでiとnとは正の自然数であって、n ≧ 2に対して1 ≦ i ≦ nであり、
前記制御・評価回路が、
供給された振幅Vrefiの基準電圧のそれぞれに対して、検知ノードに加えられた電流のそれぞれの振幅Imiに対応する値、
及び、制御・評価回路によって加えられる振幅ゼロの電流につながる、基準周期電圧源を用いて検知ノードに供給されるべき検知基準電圧Vsの振幅、を動作中に決定するように構成され、
制御・評価回路が、検知基準電圧Vs、周期ガード電圧Vg、及び基準インピーダンスZrefを参照して、検知電極の未知のインピーダンスを、動作中計算するように構成される、インピーダンス測定回路。 - 制御・評価回路が、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流の振幅が実質的にゼロである検知基準電圧Vsに到達するまで、制御ループによって基準電圧Vrefiの値を調整することにより、検知基準電圧Vsの振幅を動作中に決定するように構成された、請求項6から8の何れか1項に記載されたインピーダンス測定回路。
- 制御・評価回路が、検知基準電圧Vscの振幅を決定するため、以下の式による補間による計算結果を用いて、検知基準電圧Vsの振幅を動作中に決定するように構成され、
ここで、Vref1及びVref2は、基準周期電圧源から供給される2つの異なる基準電圧であり、Im1及びIm2はそれぞれ、供給された電圧Vref1及びVref2に対して、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流であり、
次に、計算された検知基準電圧Vscの振幅からスタートして、制御・評価回路が、検知測定回路によって検知ノードに加えられる電流の振幅の測定値が実質的にゼロである、改善された検知基準電圧Vsに到達するまで、制御ループによって基準電圧の値を動作中調整するように構成された、請求項6又は7に記載されたインピーダンス測定回路。 - 制御・評価回路が、プロセッサユニット及びディジタルメモリユニットを更に含み、前記ディジタルメモリユニットは、そこに記憶され、計算機で実行されると、請求項1から5の何れか1項に記載された、ローディングモードで動作するガード・検知間静電容量式センサーの検知インピーダンス決定のための方法をプロセッサに実行させるプログラムコードを含む、請求項6から10の何れか1項に記載されたインピーダンス測定回路。
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