TW201616097A - 電容式偵測裝置、方法與系統 - Google Patents

Abstract

一種電容式偵測裝置，包括電容值感應模組與待偵測事件判斷模組。電容值感應模組用以讀取與記錄第一電容感應點的第一感應計數值。於標準電容偵測模式下，電容值感應模組將第一感應計數值送至微控制器，以使微控制器據此計算出第一電容感應點的第一上限值與第一下限值。於標準電容偵測模式下，待偵測事件判斷模組記錄第一上限值與第一下限值。於主動式控制模式下，待偵測事件判斷模組接收第一感應計數值，並判斷第一感應計數值、第一上限值與第一下限值決定是否產生喚醒信號給微控制器。

Description

電容式偵測裝置、方法與系統

本發明是有關於一種具有至少一電容感應點的電容式偵測系統，且特別是有關於一種能夠減少電容式偵測系統中微控制器之電能消耗或運算負擔的電容式偵測裝置、方法與系統。

傳統環境感測系統多半使用被動式感測元件，因此，為了隨時感測外在環境的變化，被動式感測元件必須隨時地作偵測，且其微控制器須持續性地開啟，故導致傳統環境感測系統具有較高的耗電量與運算負擔。

另外一方面，傳統機械式開關多半採用簧片設計。當簧片被施加壓力時，開關導體會移動一段特定距離或至特定位置，或者會轉動一個特定角度時，傳統機械式開關的開關導體會接觸到特定的電極，以產生特定信號，以達到距離、位置或角度的偵測。傳統機械式開關一樣需要隨時地偵測是否有特定信號的產生，故其微控制器仍須持續性地開啟。傳統機械式開關還會因為簧片長期地被施加壓力而有簧片彈性疲乏的情狀，導致傳統機械式開關故障。

雖然，目前有一種磁力感應開關被提出，磁力感應開關可以透過永久磁鐵作為感測元件。當磁力消失或增加時，磁力感應開關 可以產生特定信號，以藉此偵測有無磁力存在。然而，磁力感應開關並無法有效地對距離、位置或角度進行偵測。

本發明實施例提供一種電容式偵測裝置、方法與系統，所述電容式偵測裝置、方法與系統可以對外在環境進行偵測，例如液位、溼度、導體距離或溫度感測，且可以作為開關使用，例如磁力感應開關、旋鈕開關、振動開關或限位開關。

本發明實施例提供一種電容式偵測裝置。此電容式偵測裝置電性連接於第一電容感應點與微控器之間，且包括電容值感應模組與待偵測事件判斷模組，其中電容值感應模組電性連接微控制器與第一電容感應點，且待偵測事件判斷模組電性連接電容值感應模組與微控制器。電容值感應模組用以讀取與記錄第一電容感應點的第一感應計數值。於標準電容偵測模式下，電容值感應模組將第一感應計數值送至微控制器，以使微控制器據此計算出第一電容感應點的第一上限值與第一下限值。於標準電容偵測模式下，待偵測事件判斷模組記錄第一上限值與第一下限值。於主動式控制模式下，待偵測事件判斷模組接收第一感應計數值，並依據第一感應計數值、第一上限值與第一下限值決定是否產生喚醒信號給微控制器。

另外，本發明實施例還提供一種電容式偵測系統，此電容式偵測系統包括第一電容感應點、上述電容式偵測裝置與微控制器。除此之外，本發明實施例更提供一種電容式偵測方法執行於上述電容式偵測系統。

綜上所述，本發明實施例所提供之電容式偵測裝置、方法與系統會持續地偵測外在環境的變化，且電容式偵測的微控制器僅有在外在環境有所變化時，才會被喚醒，故可以有效節省微控制器的耗電量與運算負擔。

1、3‧‧‧電容式偵測系統

11、31、51、61、71‧‧‧電容式偵測裝置

111、311‧‧‧電容值感應模組

1111、3111‧‧‧電容感應單元

1112、3112‧‧‧感應計數值儲存單元

112、312‧‧‧待偵測事件判斷模組

1121、3121‧‧‧比較單元

1122、3122‧‧‧喚醒單元

1123、3123‧‧‧上限值儲存單元

1124、3124‧‧‧下限值儲存單元

313‧‧‧主動式控制模組

12、32、52、62、72‧‧‧微控制器

50‧‧‧液體

60、70‧‧‧導體

S1~SK‧‧‧電容感應點

S201~S208、S401~S412‧‧‧步驟流程

圖1A是本發明實施例的電容式偵測系統的方塊圖。

圖1B是本發明另一實施例的電容式偵測系統的方塊圖。

圖2是本發明實施例的電容式偵測方法的流程圖。

圖3A是本發明另一實施例的電容式偵測系統的方塊圖。

圖3B是本發明另一實施例的電容式偵測系統的方塊圖。

圖4是本發明另一實施例的電容式偵測方法的流程圖。

圖5A與圖5B是本發明實施例的電容式偵測系統作為液位偵測器的示意圖。

圖6是本發明實施例的電容式偵測系統作為導體距離遠離偵測器的示意圖。

圖7是本發明實施例的電容式偵測系統作為導體距離近接偵測器的示意圖。

本發明實施提供一種電容式偵測裝置，其以電容感應點的已觸發狀態消失或發生為控制條件。電容式偵測裝置於主動式控制模式下可以連續性地偵測電容感應點的感應計數值是否大於上限值或低於下限值(或者是否介於上限值與下限值之間)，以判斷外在環境是否有所變化，亦即是否有待偵測事件發生(亦即已觸發狀態消失或發生)。當外在環境發生變化(例如，導體距離改變或液位的變化)時，電容式偵測裝置才會喚醒電容式偵測系統中處於省電休眠狀態下的微控制器，並進入標準電容偵測模式。換言之，微控制器在主動式控制模式下為省電休眠狀態，而在標準電容偵測模式下為標準工作狀態。微控制器在被喚醒後，才會對電容感應點進行標準電容偵測，且接著根據電容感應點的感應計數值判斷外在環境變化的情況，以對應產生指示信號，例如，警示液 位過高或過低，或者指示後端電路執行對應導體遠離、或近接時的操作指令。於標準電容偵測模式中，微控制器更可以計算出電容感應點對應的上限值與下限值，以供電容式偵測裝置於主動式控制模式下使用。

簡單地說，微控制器會長時間處於省電休眠狀態中，此時微控制器可能是關閉或者僅處理其他與標準電容偵測無關的指令或程序，以減少電能之消耗或運算負擔。微控制器僅有在系統偵測到待偵測事件發生時才會被喚醒，並進入標準觸控偵測模式，對電容式感應點進行標準電容偵測，以判斷外在環境的變化情況，並相應地產生指示信號。另外，使用此電容式偵測裝置的電容式觸控系統可以連續地偵測環境變化，故電容式偵測系統不會如傳統間歇性休眠省電模式般出現偵測盲點。

本發明實施又提供另一種電容式偵測裝置，其以電容感應點的已觸發狀態消失或發生為控制條件。電容式偵測裝置於主動式控制模式下可以連續性地偵測電容感應點的感應計數值是否小於上限值或大於下限值，以判斷外在環境是否有所變化，亦即是否有待偵測事件發生(亦即已觸發狀態消失或發生)。舉例來說，先前在已觸發狀態(或未觸發狀態)下，電容感應點的感應計數值若大於上限值，則在目前已觸發狀態消失(或發生)後，電容感應點的感應計數值會小於上限值；或者，先前在已觸發狀態(或未觸發狀態)下，電容感應點的感應計數值若小於下限值，則在目前已觸發狀態消失(或發生)後，電容感應點的感應計數值會大於下限值。當外在環境發生變化(例如，導體距離改變或液位變化)時，電容式偵測裝置才會喚醒電容式偵測系統中處於省電休眠狀態下的微控制器，並進入標準電容偵測模式。換言之，微控制器在主動式控制模式下為省電休眠狀態，而在標準電容偵測模式下為標準工作狀態。微控制器在被喚醒後，才會對電容感應點進行標準電容偵測，且接著根據電容感應點的感應計數值判斷外 在環境變化的情況，以對應產生指示信號，例如，指示後端電路執行對應導體遠離、或近接時的操作指令。於標準電容偵測模式中，微控制器更可以計算出電容感應點對應的上限值與下限值，以供電容式偵測裝置於主動式控制模式下使用。

簡單地說，微控制器會長時間處於省電休眠狀態中，此時微控制器可能是關閉或者僅處理其他與標準電容偵測無關的指令或程序，以減少電能之消耗或運算負擔。微控制器僅有在系統偵測到待偵測事件發生時才會被喚醒，並進入標準觸控偵測模式，對電容式感應點進行標準電容偵測，以判斷外在環境的變化情況，並相應地產生指示信號。另外，使用此電容式偵測裝置的電容式觸控系統可以連續地偵測環境變化，故電容式偵測系統不會如傳統間歇性休眠省電模式般出現偵測盲點。

接著，將以多個實施例配合圖式說明介紹本發明實施例所提供的電容式偵測裝置、方法與系統。然而，應當理解的是，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之實施例。

[電容式偵測系統、裝置與方法的實施例]

請參照圖1A，圖1A是本發明實施例的電容式偵測系統的方塊圖。於此實施例中，電容式偵測系統1包括一個電容感應點S1、電容式偵測裝置11與微控制器12，其中電容感應點S1為電性連接電容式偵測裝置11的導體(例如，金屬片)，且電容式偵測裝置11電性連接微控制器12。

電容式偵測裝置11會持續性地偵測電容感應點S1所傳遞的信號以讀取感應計數值，感應計數值為電容感應點S1被充電(或放電)時間或次數。感應計數值可以代表的電容感應點S1電容值資訊，換言之，感應計數值具有電容感應點S1附近之外在環境是否有變化的資訊。電容式偵測裝置11於主動式控制模式下會判斷感應計數值是否大於上限值或小於下限值，亦即判斷是否有待偵測 事件發生。當感應計數值大於上限值或小於下限值時(另一種應用亦可反向定義為當計數值落入上下限值內時)，電容式偵測裝置11會產生喚醒信號給微控制器12，以喚醒微控制器12，並且使電容式偵測系統1進入標準電容偵測模式。另外，電容式偵測裝置11於標準電容偵測模式，則僅是將讀取的感應計數值傳送給微控制器12。

微控制器12大部分的時間處於主動式控制模式，且僅有發生待偵測事件才會進入標準電容偵測模式，亦即微控制器12大部分的時間為省電休眠狀態，而僅有少部份的時間為標準工作狀態。當微控制器12進入標準電容偵測模式後，會接收電容式偵測裝置11所讀取之電容感應點S1的感應計數值，並且依據此感應計數值計算電容感應點S1的上限值與下限值，其中電容感應點S1的上限值與下限值會被儲存至電容式偵測裝置11，以供電容式偵測裝置11於主動式控制模式下作為判斷是否有待偵測事件的基準。另外，微控制器12於標準電容偵測模式下還會進一步依據電容感應點S1的感應計數值判斷環境變化的情況，並且據此產生相應的指示信號。在微控制器12計算電容感應點S1的上限值與下限值，以及產生相應的指示信號之後，亦即對電容感應點S1進行一次標準電容偵測，微控制器12會進入至主動式控制模式(亦即進入省電休眠狀態)。

在此請注意，由於電容式偵測裝置11無法準確地判斷待偵測事件的發生係為電容感應點S1感測到環境變化或由雜訊、干擾等引起的誤動作，故在待偵測事件發生時，微控制器12需要被喚醒，並進一步地對電容感應點S1進行標準電容偵測。當微控制器12判斷電容感應點S1係感測到環境變化，則微控制器12會產生指示信號給電容式偵測系統1的後端電路。若待偵測事件的發生係由雜訊或干擾等引起的誤動作，則微控制器12會接著再次進入主動式控制模式。

接著，針對電容式偵測裝置11的細節進一步地介紹。電容式偵測裝置11包括電容值感應模組111與待偵測事件判斷模組112，其中電容值感應模組111電性連接微控制器12與待偵測事件模組112，而待偵測事件模組112電性連接微控制器12。

電容值感應模組111用以讀取與記錄電容感應點S1的感應計數值。電容值感應模組111於標準電容偵測模式下將感應計數值傳送給微控制器12，且於主動式偵測模式下將感應計數值傳送給待偵測事件判斷模組112。微控制器12在標準電容偵測模式下才會接收感應計數值，而在主動式控制模式下則不接收感應計數值。待偵測事件判斷模組112在標準電容偵測模式下並不會接收感應計數值，而僅在主動式控制模式下才會接收感應計數值。

待偵測事件判斷模組112在標準電容偵測模式下會接收與記錄微控制12依據感應計數值計算出之電容感應點S1的上限值與下限值，而在主動式控制模式下則會判斷感應計數值是否大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值，亦即比較感應計數值與上限值，以及比較感應計數值與下限值。若感應計數值大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值(另一種應用亦可反向定義為當電容感應點S1的計數值落入上下限值內時)，則待偵測事件判斷模組112產生喚醒信號給微控制器12，以喚醒微控制器12，使電容式偵測系統1自主動式控制模式進入至標準電容偵測模式。

在此請注意，於另一種應用上，電容式偵測裝置11於主動式控制模式下會判斷感應計數值是否小於上限值或大於下限值，以決定是否產生喚醒信號給微控制器12。於此種應用上，若先前之電容感應點的感應計數值大於上限值，而目前電容感應點的感應計數值小於上限值的話，則表示外在環境有所變化；或者，若先前之電容感應點的感應計數值小於下限值，而目前電容感應點的感應計數值大於下限值的話，則表示外在環境有所變化。簡單地 說，電容式偵測裝置11依據先前感應計數值是否大於上限值或小於下限值，來決定使用上限值或下限值來與目前感應計數值進行比較，以藉此判斷是否有待偵測事件發生。

選擇性地，為了避免上限值與下限值可能不恰當(諸如室內外、或白日夜晚...等外在環境的變遷)，而有誤動作的發生，待偵測事件模組112除了依據計數值是否大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值來產生喚醒信號之外，其亦可以每隔一段時間產生喚醒信號，例如5秒，以定時地喚醒微控制器12。接著，微控制器12對電容感應點S1進行一次標準電容偵測後，亦即計算出最新的電容感應點S1的上限值與下限值，以及產生相應的指示信號之後，微控制器12會進入主動式控制模式，亦即回到省電休眠狀態。

接著，進一步地對電容值感應模組111與待偵測事件判斷模組112的細節進行說明。請參照圖1B，圖1B是本發明另一實施例的電容式偵測系統的方塊圖。電容值感應模組111包括電容感應單元1111與感應計數值儲存單元1112，其中電容感應單元1111電性連接電容感應點S1與感應計數值儲存單元1112，而感應計數值儲存單元1112電性連接微控制器12。待偵測事件判斷模組112包括比較單元1121、喚醒單元1122、上限值儲存單元1123與下限值儲存單元1124，其中比較單元1121電性連接感應計數值單元1112、喚醒單元1122、上限值儲存單元1123與下限值儲存單元1124，而喚醒單元1122、上限值儲存單元1123與下限值儲存單元1124電性連接微控制器12。

電容感應單元1111用以讀取電容感應點S1的感應計數值。進一步地說，電容感應單元1111具有計數器可以計數電容感應點S1的充放電時間或次數，以讀取感應計數值。感應計數值儲存單元1112用以儲存感應計數值，於標準電容偵測模式下將感應計數值傳送給微控制器12，且於主動式偵測模式下將感應計數值傳送給 比較單元1121。

比較單元1121於主動式控制模式下會比較電容感應點S1的感應計數值與預先儲存的上限值，以及比較電容感應點S1的感應計數值與預先儲存的下限值，以判斷電容感應點S1的感應計數值是否大於上限值或小於下限值(又另一種應用亦可定義為電容感應點S1的計數值是否小於上限值(若先前計數值大於上限值)或大於下限值(若先前計數值小於下限值))。當電容感應點S1的感應計數值大於上限值或小於下限值時(另一種應用亦可反向定義為當電容感應點S1的計數值落入上下限值內時，又另一種應用亦可定義當為電容感應點S1的計數值小於上限值(若先前計數值大於上限值)或大於下限值(若先前計數值小於下限值)時)，比較單元1121會輸出比較結果給喚醒單元1122。喚醒單元1122會用以依據比較結果產生喚醒信號，且如同前面所述，其更可以選擇性地每隔一段時間產生喚醒信號。上限值儲存單元1123與下限值儲存單元1124於主動式控制模式下會將其儲存的上限值與下限值傳送給比較單元1121，而在標準電容偵測模式下則會分別儲存微控制器12所計算出新的上限值與下限值。

接著，請同時參照圖1A(或圖1B)與圖2，圖2是本發明實施例的電容式偵測方法的流程圖。圖2的電容式偵測方法可以執行於圖1A或圖1B的電容式偵測系統1之中。首先，在步驟S201中，微控制器12控制電容式偵測系統1進入標準電容偵測模式。接著，在步驟S202中，電容值感應模組111會讀取與記錄電容感應點S1的感應計數值。然後，在步驟S203中，微控制器12會透過電容值感應模組111接收電容感應點S1的感應計數值，據此計算電容感應點S1的上限值與下限值，以及依據感應計數值得知外在環境的變化情況，以對應產生指示信號。之後，在步驟S204中，待偵測事件判斷模組112會接收與記錄微控制器12所計算出之電容感應點S1的上限值與下限值。

由於微控制器12已經對電容感應點S1進行了一次標準電容偵測，故接著在步驟S205中，微控制器12控制電容式偵測系統1進入主動式控制模式。然後，在步驟S206中，電容值感應模組111讀取與記錄電容感應點S1的感應計數值。接下來，在步驟S207中，待偵測事件判斷模組112判斷電容感應點S1的感應計數值是否大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值(另一種應用亦可反向定義為當電容感應點S1的計數值落入上下限值內時，又另一種應用亦可定義為電容感應點S1的計數值是否小於上限值(若先前計數值大於上限值)或大於下限值(若先前計數值小於下限值)時)。若電容感應點S1的感應計數值大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值(另一種應用亦可反向定義為當電容感應點S1的計數值落入上下限值內時，又另一種應用亦可定義為當電容感應點S1的計數值小於上限值(若先前計數值大於上限值)或大於下限值(若先前計數值小於下限值)時)，則接著步驟S208被執行，否則，則步驟S206再次被執行，亦即再次地讀取與記錄電容感應點S1的感應計數值。於步驟S208中，待偵測事件判斷模組112產生喚醒信號給微控制器12，且接著步驟S201會被執行，以使電容式偵測系統1再次回到標準電容偵測模式中。

簡單地說，所述電容式偵測方法透過判斷電容感應點S1的感應計數值是否大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值(另一種應用亦可反向定義為當電容感應點S1的計數值落入上下限值內時，又另一種應用亦可定義為電容感應點S1的計數值是否小於上限值(若先前計數值大於上限值)或大於下限值(若先前計數值小於下限值)時)來得知外在環境是否有變化。僅有在外在環境有變化時，所述電容式偵測方法才會喚醒微控制器12，因此，所述電容式偵測方法可以有效地節省微控制器12的耗電量與/或運算量。

圖1A與圖1B的實施例是針對單一個電容感應點S1所設計之電容式偵測系統1，且圖2的實施例是針對僅具有單一個電容感應點S1之電容式偵測系統所設計之電容式偵測方法，但本發明卻不限定於此。於實際情況下，電容式偵測統可能包括多個電容感應點，以下將就包括多個電容感應點的電容式偵測裝置、系統與方法進行說明與介紹。

[電容式偵測系統、裝置與方法的另一實施例]

請參照圖3A，圖3A是本發明另一實施例的電容式偵測系統的方塊圖。於此實施例中，電容式偵測系統3包括多個電容感應點S1~SK(亦即，第一至第K電容感應點S1~SK)、電容式偵測裝置31與微控制器32。不同於圖1A的實施例，電容式偵測裝置31除了包括電容值感應模組311與待偵測事件判斷模組312之外，更包括主動式控制模組313，其中主動式控制模組313電性連接電容值感應模組311、待偵測事件控制模組312與微控制器32。

於此實施例中，由於電容式偵測系統3包括第一至第K電容感應點S1~SK，因此，於標準電容偵測模式下，電容值感應模組311會依序獲得第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值，微控制器32會依據第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值分別計算第一至第K電容感應點S1~SK的上限值與下限值，將第一至第K電容感應點S1~SK的上限值與下限值分別記錄於待偵測事件判斷模組312，並且依據第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值得知外在環境的變化，以產生相應的指示信號。另外，於標準電容偵測模式下，微控制器32還會設定主動式控制模組313於主動式控制模式下所要使用的電容感應點選取方式與主動式控制模式終止門限值。

於主動式控制模式下，主動式控制模組313會依據電容感應點選取方式控制電容值感應模組311讀取尚未被選取的第i電容感應點的感應計數值，並且控制待偵測事件判斷模組312使用第i電容 感應點的上限值與下限值來與第i電容感應點的感應計數值進行比較，其中i為1至K的整數。若第i電容感應點的感應計數值大於第i電容感應點的上限值或小於第i電容感應點的下限值(另一種應用亦可反向定義為當第i電容感應點的計數值落入第i電容感應點預存的上下限值內時，又另一種應用亦可定義為當第i電容感應點的計數值小於上限值(若先前第i電容感應點的計數值大於上限值)或大於下限值(若先前第i電容感應點的計數值小於下限值)時)，則待偵測事件判斷模組312會產生喚醒信號給微控制器32。若第i電容感應點的感應計數值未大於第i電容感應點的上限值且未小於第i電容感應點的下限值(另一種應用亦可反向定義為當第i電容感應點的計數值未落入第i電容感應點預存的上下限值內時，又另一種應用亦可定義為當第i電容感應點的計數值未小於預存的上限值(若先前第i電容感應點的計數值大於上限值)或未大於預存的下限值(若先前第i電容感應點的計數值小於下限值)時)，則電容值感應模組311讀取下一個未選取的第i+1電容感應點的感應計數值，且待偵測事件判斷模組312使用下一個第i+1電容感應點預存的上限值與下限值來與該第i+1電容感應點的感應計數值進行比較(又另一種應用為選擇預存的上限值(若先前第i+1電容感應點的計數值大於上限值)或下限值(若先前第i+1電容感應點的計數值小於下限值)來與該第i+1電容感應點的感應計數值進行比較)。

若所有第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值皆被讀取，則第一至第K電容感應點S1~SK的狀態會被設為未被選取之狀態，且主動式控制模組313會再次地依據電容感應點選取方式控制電容值感應模組311讀取未選取的第i電容感應點的感應計數值，直到主動式控制模式的持續時間或第一至第K電容感應點S1~SK的總感測次數大於主動式控制模式終止門限值。當主動式控制模式的持續時間或第一至第K電容感應點S1~SK的總感測次 數大於主動式控制模式終止門限值，則待偵測事件判斷模組312會產生喚醒信號給微控制器32，使電容式偵測系統3進入標準電容偵測模式。

在此請注意，此處的主動式控制模組313並非必要元件，在一些實施方式中，主動式控制模組313亦可以被移除，電容值感應模組311係被預設地依序對第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值進行讀取，且待偵測事件判斷模組312係被預設地依序對第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值與其對應的上限值與下限值進行比較(又另一種應用為選擇對應預存的上限值(若先前對應電容感應點的計數值大於上限值)或下限值(若先前對應電容感應點的計數值小於下限值)來與對應電容感應點的感應計數值進行比較)。

接著，進一步地說明電容值感應模組311與待偵測事件判斷模組312的細節。請參照圖3B，圖3B是本發明另一實施例的電容式偵測系統的方塊圖。電容值感應模組311的電容感應單元3111電性連接主動式控制模組313，且受控於主動式控制模組313，以依據電容感應點選取方式讀取未選取的第i電容感應點的感應計數值。感應計數值儲存單元3112用以記錄第i電容感應點的感應計數值，且分別在主動式控制模式與標準電容偵測模式下將第i電容感應點的感應計數值分別傳送給比較單元3121與微控制器32。

上限值儲存單元3123與下限值儲存單元3124亦受控於主動式控制模組313，依據電容感應點選取方式將目前被選取的第i電容感應點預存的上限值與下限值送給比較單元3121。比較單元3121會判斷第i電容感應點的感應計數值是否大於第i電容感應點的上限值或小於第i電容感應點的下限值(另一種應用亦可反向定義為當第i電容感應點的計數值落入第i電容感應點預存的上下限值內時，又另一種應用亦可定義為第i電容感應點的計數值是否小於預 存的上限值(若先前第i電容感應點的計數值大於上限值)或大於預存的下限值(若先前第i電容感應點的計數值小於下限值)時)，並產生比較結果給喚醒單元3122。喚醒單元3122會依據比較結果產生喚醒信號給微控制器32。

接著，請同時參照圖3A(或圖3B)、圖4，圖4是本發明另一實施例的電容式偵測方法的流程圖。圖4的電容式偵測方法可以執行於圖3A或圖3B的電容式偵測系統3之中。首先，在步驟S401中，微控制器32控制電容式偵測系統3進入標準電容偵測模式。接著，在步驟S402中，電容值感應模組311會讀取與記錄第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值。然後，在步驟S403中，微控制器32會透過電容值感應模組311接收第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值，據此計算第一至第K電容感應點S1~SK的上限值與下限值，以及依據第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值得知外在環境的變化情況，以對應產生指示信號。之後，在步驟S404中，待偵測事件判斷模組312會接收與記錄微控制器32所計算出之第一至第K電容感應點S1~SK的上限值與下限值。

由於微控制器32已經對第一至第K電容感應點S1~SK都進行了一次標準電容偵測，故接著在步驟S405中，微控制器32設定主動式控制模式終止門限值與主動式控制模組於主動式控制模式下使用的電容感應點選取方式。然後，在步驟S406中，微控制器406控制電容式偵測系統3進入主動式控制模式。

在步驟S407中，電容值感應模組311依據電容感應點選取方式讀取與記錄未選取的第i電容感應點的感應計數值，且待偵測事件判斷模組312依據電容感應點選取方式選取第i電容感應點的上限值與下限值。然後，在步驟S408中，待偵測事件判斷模組312判斷第i電容感應點的感應計數值是否大於第i電容感應點的上限值或小於第i電容感應點的下限值(另一種應用亦可反向定義為當 第i電容感應點的計數值落入第i電容感應點預存的上下限值內時，又另一種應用亦可定義為第i電容感應點的計數值是否小於預存的上限值(若先前第i電容感應點的計數值大於上限值)或大於預存的下限值(若先前第i電容感應點的計數值小於下限值)時)。若第i電容感應點的感應計數值大於第i電容感應點的上限值或小於第i電容感應點的下限值(另一種應用亦可反向定義為當第i電容感應點的計數值落入第i電容感應點預存的上下限值內時，又另一種應用亦可定義為當第i電容感應點的計數值小於預存的上限值(若先前第i電容感應點的計數值大於上限值)或大於預存的下限值(若先前第i電容感應點的計數值小於下限值)時)，則步驟S409緊接著被執行，否則，步驟S410會被緊接著被執行。於步驟S409中，待偵測事件判斷模組312產生喚醒信號給微控制器32，且接著步驟S401會被執行，以使電容式偵測系統3再次回到標準電容偵測模式中。

在步驟S410中，主動式控制模組313判斷是否有尚未選取的電容感應點。若電容感應點選取方式中的所有電容感應點都被選取，則執行步驟S411，否則，步驟S407再次地被執行。在步驟S411中，主動式控制模組313判斷主動式控制模式的持續時間或電容感應點的總感測次數是否大於主動式控制模式終止門限值。若主動式控制模式的持續時間或電容感應點的總感測次數大於主動式控制模式終止門限值，則步驟S409會被執行，以使電容式偵測系統3進入標準電容偵測模式，否則，步驟S412將被執行。在步驟S412中，主動式控制模組313將已被選取的第1至第K電容感應點的狀態設置為未被選取之狀態，且接著步驟S407再次地被執行。

在此請注意，當主動式控制模式的持續時間或電容感應點的總感測次數大於主動式控制模式終止門限值，主動式控制模組313控制待偵測事件判斷模組選擇一個強制終止的上限值(例如，最 小的感應計數值)或下限值(例如，最大的感應計數值)，以強制待偵測事件判斷模組312產生喚醒信號給微控制器32。

由上可以得知，所述電容式偵測方法透過判斷第一至第K電容感應點S1~SK的感應計數值的其中之一是否大於其相應的上限值或小於其相應的下限值(另一種應用亦可反向定義為判斷第一至第K電容感應點S1~SK其中之一的感應計數值是否落入相應預存的上下限值內時，又另一種應用亦可定義為判斷第一至第K電容感應點S1~SK其中之一的感應計數值是否小於相應預存的上限值(若先前第一至第K電容感應點S1~SK其中之一的感應計數值大於相應預存的上限值)或大於預存的下限值(若先前第一至第K電容感應點S1~SK其中之一的感應計數值小於相應預存的下限值)時)來得知外在環境是否有變化。僅有在外在環境有變化時，所述電容式偵測方法才會喚醒微控制器32，因此，所述電容式偵測方法可以有效地節省微控制器32的耗電量與/或運算量。

在介紹完本發明部份實施方式的電容式偵測裝置、系統與方法後，接著，進一步地說明，電容式偵測系統之應用的各實施例如下。

[電容式偵測系統之應用的各實施例]

請參照圖5A與圖5B，圖5A與圖5B是本發明實施例的電容式偵測系統作為液位偵測器的示意圖。於圖5A中，液體50的液位原本低於電容感應點S1的設置位置，但經過一段時間後，液體50的液位上升到達電容感應點S1的設置位置，因此，電容式偵測裝置51所讀取的電容感應點S1的感應計數值會大於電容感應點S1的上限值或小於電容感應點S1的下限值，故微控制器52會被喚醒，以進一步地依據電容感應點S1的感應計數值判斷液體50的液位係位於電容感應點S1的設置位置。簡單地說，透過電容感應點S1所獲得感應計數值可以用來判斷液體是否高於電容感應點 S1的設置位置。

於圖5B中，液體50的液位原本高於電容感應點S2的設置位置，但經過一段時間後，液體50的液位降至低於電容感應點S2的設置位置，因此，電容式偵測裝置51所讀取的電容感應點S2的感應計數值會介於電容感應點S2的上限值與下限值之間，亦或者電容感應點S2的計數值小於上限值(若先前電容感應點S2的計數值大於上限值)或大於下限值(若電容感應點S2的計數值小於下限值)，故微控制器52會被喚醒，以進一步地依據電容感應點S2的感應計數值判斷液體50的液位係低於電容感應點S2的設置位置。簡單地說，透過電容感應點S2所獲得感應計數值可以用來判斷液體是否低於電容感應點S2的設置位置。

請參照圖6，圖6是本發明實施例的電容式偵測系統作為導體遠離偵測器的示意圖。於圖6中，導體60原本近接在電容感應點S1的設置位置，但經過一段時間後，導體60遠離電容感應點S1的設置位置，因此，電容式偵測裝置61所讀取的電容感應點S1的感應計數值會落入於電容感應點S1的上下限值內，亦或者電容感應點S1的計數值小於上限值(若先前電容感應點S1的計數值大於上限值)或大於下限值(若電容感應點S1的計數值小於下限值)，故微控制器62會被喚醒，以進一步地依據電容感應點S1的感應計數值判斷導體60是否遠離電容感應點S1的設置位置。於此實施例中，電容式偵測系統(包括電容感應點S1、電容式偵測裝置61與微控制器62)與導體60可以作為一個遠離開關使用。

請參照圖7，圖7是本發明實施例的電容式偵測系統作為導體近接偵測器的示意圖。於圖7中，導體70原本遠離電容感應點S1的設置位置，但經過一段時間後，導體70近接電容感應點S1的設置位置，因此，電容式偵測裝置71所讀取的電容感應點S1的感應計數值會大於電容感應點S1預存的上限值，或小於電容感應點S1預存的下限值，故微控制器72會被喚醒，以進一步地依據 電容感應點S1的感應計數值判斷導體70是否近接電容感應點S1的設置位置。於此實施例中，電容式偵測系統(包括電容感應點S1、電容式偵測裝置71與微控制器72)與導體70可以作為一個近接開關使用。

透過上述實施例的描述可以得知，所述電容式偵測裝置、方法與系統可以對外在環境進行偵測，例如液位、溼度、導體距離或溫度感測，且可以作為開關使用，例如磁力感應開關、旋鈕開關、振動開關或限位開關。總而言之，本發明並不以上述應用為限制。

[實施例的可能結果]

綜上所述，本發明實施例所提供之電容式偵測裝置、方法與系統會連續性地偵測外在環境的變化，故不會有偵測盲點的問題存在。除此之外，微控制器僅有在外在環境有所變化時，才會被喚醒，故可以有效節省微控制器的耗電量與運算負擔。除此之外，本發明實施例所提供之電容式偵測裝置、方法與系統除了用於對外在環境進行偵測之外，其亦可以作為開關使用，故其具有相當大的實用性。

1‧‧‧電容式偵測系統

11‧‧‧電容式偵測裝置

111‧‧‧電容值感應模組

112‧‧‧待偵測事件判斷模組

12‧‧‧微控制器

S1‧‧‧電容感應點

Claims (13)

1. 一種電容式偵測裝置，電性連接於一第一電容感應點與一微控器之間，其包括：一電容值感應模組，電性連接該微控制器與該第一電容感應點，用以讀取與記錄該第一電容感應點的一第一感應計數值，於一標準電容偵測模式下將該第一感應計數值送至該微控制器，以使該微控制器據此計算出該第一電容感應點的一第一上限值與一第一下限值；以及一待偵測事件判斷模組，電性連接該電容值感應模組與該微控制器，於該標準電容偵測模式下記錄該第一上限值與該第一下限值，於一主動式控制模式下，接收該第一感應計數值，並依據該第一感應計數值、該第一上限值與該第一下限值決定是否產生一喚醒信號給該微控制器。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電容式偵測裝置，其中若該第一感應計數值大於該第一上限值或小於該第一下限值，則產生該喚醒信號；或者，若該第一感應計數值介於該第一上限值與該第一下限值之間，則產生該喚醒信號；又或者，若先前該第一感應計數值大於該第一上限值，而目前該第一感應計數值小於該第一上限值，則產生該喚醒信號，以及若先前該第一感應計數值小於該第一下限值，而目前該第一感應計數值大於該第一下限值，則產生該喚醒信號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電容式偵測裝置，其中該電容式偵測裝置更電性連接於一第二電容感應點，該電容值感應模組讀取與記錄該第二電容感應點的一第二感應計數值，於該標準電容偵測模式下將該第二感 應計數值送至該微控制器，以使該微控制器據此計算出該第二電容感應點的一第二上限值與一第二下限值；該待偵測事件判斷模組於該標準電容偵測模式下記錄該第二上限值與該第二下限值，於該主動式控制模式下，接收該第二感應計數值，並根據該第二感應計數值、該第二上限值與該第二下限值決定是否產生該喚醒信號給該微控制器。
4. 如申請專利範圍第2項所述之電容式偵測裝置，其更包括：一主動式控制模組，電性連接該微控制器、該電容值感應模組與該待偵測事件判斷模組，於該標準電容偵測模式下被該微控制器設定一電容感應點選取方式，於該主動式控制模式下，依據該電容感應點選取方式控制該電容值感應模組讀取與記錄該第一或該第二感應計數值，以及控制該待偵測事件判斷模組選擇該第一或第二上限值與該第一或第二下限值來與該第一或第二感應計數值進行比較。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電容式偵測裝置，其中該電容值感應模組包括：一電容感應單元，電性連接該第一電容感應點，用以讀取該第一電容感應點的該第一感應計數值；以及一感應計數值儲存單元，電性連接該微控制器與該待偵測事件判斷模組，用以記錄該第一感應計數值，於該標準電容偵測模式下，將該第一感應計數值傳送給該微控制器，以及於該主動式控制模式下將該第一感應計數值傳送給該待偵測事件判斷模組。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電容式偵測裝置，其中該待偵測事件判斷模組包括： 一比較單元，電性連接該電容值感應模組，於該主動式控制模式下，比較該第一感應計數值與該第一上限值，以及比較該第一感應計數值與該第一下限值，以產生一比較結果；一喚醒單元，電性連接該比較單元與該微控制器，於該主動式控制模式下，依據該比較結果，產生該喚醒信號給該微控制器；一上限值儲存單元，電性連接該微控制器與該比較單元，於該標準電容偵測模式下，記錄該第一上限值，以及於該主動式控制模式下，提供記錄的該第一上限值給該比較單元；以及一下限值儲存單元，電性連接該微控制器與該比較單元，於該標準電容偵測模式下，記錄該第一下限值，以及於該主動式控制模式下，提供記錄的該第一下限值給該比較單元。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電容式偵測裝置，其中該待偵測事件判斷模組每隔一特定時間後，產生該喚醒信號。
8. 一種電容式偵測系統，包括：一第一電容感應點；一微控制器；以及一電容式偵測裝置，電性連接於該第一電容感應點與該微控器之間，包括：一電容值感應模組，電性連接該微控制器與該第一電容感應點，用以讀取與記錄該第一電容感應點的一第一感應計數值，於一標準電容偵測模式下將該第一感應計數值送至該微控制器，以使該微控制器據此計算出該第一電容感應點的一第一上限值與 一第一下限值；以及一待偵測事件判斷模組，電性連接該電容值感應模組與該微控制器，於該標準電容偵測模式下記錄該第一上限值與該第一下限值，於一主動式控制模式下，接收該第一感應計數值，並依據該第一感應計數值、該第一上限值與該第一下限值決定是否產生一喚醒信號給該微控制器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電容式偵測系統，其中若該第一感應計數值大於該第一上限值或小於該第一下限值，則產生該喚醒信號；或者，若該第一感應計數值介於該第一上限值與該第一下限值之間，則產生該喚醒信號；又或者，若先前該第一感應計數值大於該第一上限值，而目前該第一感應計數值小於該第一上限值，則產生該喚醒信號，以及若先前該第一感應計數值小於該第一下限值，而目前該第一感應計數值大於該第一下限值，則產生該喚醒信號。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電容式偵測系統，其更包括：一第二電容感應點，電性連接該電容值感應模組；其中該電容值感應模組讀取與記錄該第二電容感應點的一第二感應計數值，於該標準電容偵測模式下將該第二感應計數值送至該微控制器，以使該微控制器據此計算出該第二電容感應點的一第二上限值與一第二下限值；該待偵測事件判斷模組於該標準電容偵測模式下記錄該第二上限值與該第二下限值，於該主動式控制模式下，接收該第二感應計數值，並判斷該第二感應計數值、該第二上限值與該第二下限值決定是否產生該喚醒信號給該微控制器。
11. 如申請專利範圍第8項所述之電容式偵測系統，其中該電容式偵測系統用以對一外在環境進行偵測或作為一開關使用。
12. 一種電容式偵測方法，其包括：讀取與記錄一第一電容感應點的一第一感應計數值；於一標準電容偵測模式下，依據該第一感應計數值該第一電容感應點的一第一上限值與一第一下限值，並記錄該第一上限值與該第一下限值；以及於一主動式控制模式下，依據該第一感應計數值、該第一上限值與該第一下限值決定是否喚醒一電容式偵測系統的一微控制器。
13. 如申請專利範圍第12項所述之電容式偵測方法，其中若該第一感應計數值大於該第一上限值或小於該第一下限值，則喚醒該微控制器；或者，若該第一感應計數值介於該第一上限值與該第一下限值，則喚醒該微控制器；又或者，若先前該第一感應計數值大於該第一上限值，而目前該第一感應計數值小於該第一上限值，則喚醒該微控制器，以及若先前該第一感應計數值小於該第一下限值，而目前該第一感應計數值大於該第一下限值，則喚醒該微控制器。