TWI487883B - 感測器的讀取裝置與驅動方法 - Google Patents

Description

感測器的讀取裝置與驅動方法

本發明是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種感測器的讀取裝置與感測器的驅動方法。

隨著生活型態及技術發展趨勢，人類對於電子產品的需求，除了輕薄短小的規格外，對於具備能捲曲、方便攜帶、觸感舒適、耗能低、容易維護等特性的產品將有極大的需求。而現階段的半導體及電子零組件等現行技術皆屬硬質材料，在應用產品設計上無法做到前述的需求。因此軟性電子零組件技術即因應而生。目前的變阻式陣列感測元件具有易於使用、輕薄、可撓曲、不規則形狀、抗摔、可利用印刷的網印技術製作、可客製化製成不同尺寸及形狀、結構簡單...等優點。不管是單點或陣列式軟性變阻壓力感測元件，就巨觀角度而言，其等效電路皆為可變電阻。然而，軟性壓力感測元件的電阻值會隨著受到的壓力大小而變動，其電阻變動範圍介於幾百萬(Million)歐姆(ohm)到幾歐姆間。對於傳統驅動電路而言，如何在如此大的電阻變動範圍中有效地讀出軟性壓力感測元件的正確電阻值(壓力值)是困難的。

另一方面，在需要長時間監測壓力之使用情境上(如居家照護床墊/椅墊，工廠自動化設備…等應用產品)，此傳統驅動電路會有大量功率損耗的問題。分析其原因，主要 是壓力感測元件在壓力對電阻值的關係曲線為一負向特性曲線(即壓力愈大，電阻值愈小)。表1說明不同壓力施加至壓力感測元件時，壓力感測元件電阻值與功率損耗的關係。在此假設壓力感測元件的偏壓電壓為3.3 V。由表1可知，當軟性壓力感測元件承受壓力較小(或沒有受壓)時，壓力感測元件的電阻值約為1M ohm，其功率損耗P=I^＊ I^＊ R=0.00001089 W。當軟性壓力感測元件受到中等壓力時，電阻約為1000 ohm，其功率損耗P=0.01089 W(與沒有受壓時功率損耗相差近1000倍)。當軟性壓力感測元件受到較大壓力時，壓力感測元件的電阻值約為10 ohm，其功率損耗P=1.089 W(與沒有受壓時功率損耗相差近100000倍)。

以軟性壓力感測元件應用於睡眠品質床墊偵測平台而言，為方便估算，在此假設當受測者進入熟睡階段時，受測者每小時翻身一次。床墊中的壓力感測元件會在一小時期間連續承受較大壓力。以傳統驅動電路驅動壓力感測元件而言，在這一小時期間中壓力感測元件的功率損耗可能超過1W。所以，在受測者的睡眠期間，壓力感測元件至少需要7~8W的功率損耗。

由此可知，軟性壓力感測元件應用於在長時間需要監測壓力之系統上(例如居家睡眠品質監控系統)，傳統驅動電路因為軟性壓力感測元件長時間處在一個較大壓力環境下而造成不必要的電能損失。

本發明提供一種感測器的讀取裝置與驅動方法，其能改善/減少感測器在長時間偵測壓力時所造成的連續功率損失，並附合環保節能新趨勢。

本發明實施例提出一種感測器的讀取裝置，包括可調式偏壓單元、感測器單元、信號轉換單元、檢查單元以及控制單元。可調式偏壓單元調整與輸出偏壓電壓。感測器單元的偏壓端耦接至該可調式偏壓單元以接收該偏壓電壓。該感測器單元使用該偏壓電壓而感測物理能量，以及應輸出感測結果。信號轉換單元的輸入端耦接至該感測器單元的輸出端以接收該感測結果，以及依據該感測結果對應輸出電信號。檢查單元的輸入端耦接至該信號轉換單元 以接收與檢查該電信號，以及對應輸出檢查結果。控制單元耦接至該檢查單元的輸出端以及該可調式偏壓單元。該控制單元依據該檢查結果控制該可調式偏壓單元，以對應調整該偏壓電壓。

本發明實施例提出一種感測器的驅動方法，包括：由可調式偏壓單元提供調整與輸出偏壓電壓至感測器單元的偏壓端；由該感測器單元使用該偏壓電壓而感測物理能量，以對應獲得感測結果；將該感測結果對應轉換為電信號；檢查該電信號，以對應獲得檢查結果；以及依據該檢查結果控制該可調式偏壓單元以對應調整該偏壓電壓。

基於上述，本發明實施例所述感測器的讀取裝置與驅動方法能判斷感測器的目前使用狀態，並自動地對應調整感測器的偏壓電壓。因此，本發明實施例所述感測器的讀取裝置與驅動方法能有效改善/減少長時間壓力偵測時所造成的連續功率損失。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本發明實施例說明一種感測器讀取裝置100的功能方塊示意圖。感測器讀取裝置100包括感測器單元110、信號轉換單元120、檢查單元130、控制單元140以及可調式偏壓單元150。可調式偏壓單元150可以依據控制單元140的控制信號Vr，而調整與輸出偏壓電壓Vp。 感測器單元110的偏壓端耦接至可調式偏壓單元150以接收偏壓電壓Vp。感測器單元110可以包含單一個感測器或是多個感測器。感測器單元110使用偏壓電壓Vp而感測物理能量10，以及對應輸出感測結果Vs給信號轉換單元120。依照不同的應用條件，物理能量10可以為光能、電磁能、機械能或其他能量。例如，物理能量10可以是壓力、重力等機械能，而感測器單元110可以包含一個或多個電容式壓力感測器或壓阻式壓力感測器。以下將以軟性壓力感測元件作為感測器單元110的實施範例。

信號轉換單元120的輸入端耦接至感測器單元110的輸出端以接收感測結果Vs，以及依據感測結果Vs對應輸出電信號αVs。在不同實施例中，基於感測器單元110的不同感測手段，感測結果Vs可能是不同的能量型態(例如電流、電壓等能量型態)。信號轉換單元120可以將感測結果Vs轉換為檢查單元130、控制單元140可以處理的能量型態(例如電壓)。在一些實施例中，信號轉換單元120可以將感測結果Vs增益(例如增益值為α)讀取後輸出做為電信號αVs。

檢查單元130的輸入端耦接至信號轉換單元120以接收與檢查電信號αVs。檢查單元130的輸出端對應輸出檢查結果Vc。感測器單元110所感測到的物理能量10可以反應在電信號αVs，因此檢查單元130可以藉由電信號αVs的檢查來判斷感測器單元110的狀態，然後將檢查結果Vc輸出至控制單元140。

控制單元140可以是微控制器(microcontroller)、微處理器(microprocessor)、中央處理單元(central processing unit,CPU)等控制電路。控制單元140耦接至檢查單元130的輸出端以及可調式偏壓單元150的控制端。由於檢查結果Vc響應於物理能量10的大小，因此控制單元140可以從檢查結果Vc獲知感測器單元110所感測到的物理能量10的大小。在一些實施例中，控制單元140可以依據演算法使用檢查結果Vc去計算出感測器單元110所感測到物理能量10的大小，或是計算出感測器單元110的電阻值。基於感測器單元110的電阻值或物理能量值，控制單元140可以進一步計算出理想偏壓電壓Vp的值。

在另一些實施例中，控制單元140具有查找表(lookup table)。此查找表記錄著物理能量10與偏壓電壓Vp的關係。控制單元140可以依據電信號αVs或檢查結果Vc推得物理能量10，進而依據物理能量10而從該查找表決定可調式偏壓單元150的偏壓電壓Vp。

因此，控制單元140依據檢查結果Vc來控制可調式偏壓單元150。控制單元140所輸出的控制信號Vr可以控制並調整可調式偏壓單元150的偏壓電壓Vp。另外，控制單元140可以將物理能量10的值記錄於儲存媒體，以及/或是經由顯示裝置將物理能量10的值呈現給使用者。

可調式偏壓單元150可以是任何型式的可控電壓源。例如，圖2是依照本發明實施例說明圖1所示可調式偏壓單元150的電路示意圖。可調式偏壓單元150包括可變電 阻151。可變電阻151的第一端耦接電壓源以接收固定電壓Vd。可變電阻151的第二端輸出偏壓電壓Vp。可變電阻151的阻值受控於控制單元140的控制信號Vr。因此，偏壓電壓Vp可以隨著控制信號Vr的改變而對應調整。

又例如，圖3是依照本發明另一實施例說明圖1所示可調式偏壓單元150的電路示意圖。可調式偏壓單元150包括一開關152以及多個電阻153。這些電阻153的第一端共同耦接至感測器單元110的偏壓端，以輸出偏壓電壓Vp。這些電阻153的阻值互不相同。開關152的共同端耦接電壓源以接收固定電壓Vd。開關152的多個選擇端一對一地耦接至這些電阻153的第二端。開關152受控於控制單元140的控制信號Vr，而將電壓源的固定電壓Vd選擇性地耦接至這些電阻153其中一者的第二端。

請參照圖1，當檢查單元130的檢查結果Vc表示物理能量10未施加於感測器單元110時，控制單元140控制可調式偏壓單元150輸出初始電壓作為偏壓電壓Vp。所述初始電壓是依據感測器單元110特性而預設的最大偏壓電壓，例如3.3V、5V或是其他固定電壓。當物理能量10(例如壓力)施加於感測器單元110時，控制單元140可以從檢查單元130的檢查結果Vc獲知物理能量10的變化。當檢查單元130的檢查結果Vc表示物理能量10施加於感測器單元110時，控制單元140進入低功率模式，以控制可調式偏壓單元150調降偏壓電壓Vp。在其他實施例中，操作 於低功率模式的控制單元140更可以減少讀取裝置100對感測器單元110進行讀取的頻率。

當物理能量10(例如壓力)施加於感測器單元110時，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150對應地調整偏壓電壓Vp，以減少感測器單元110長時間處在大壓力環境下而造成的功率損失。例如，假設感測器單元110包括一個或多個軟性壓力感測元件，因此感測器單元110可以視為一個可變電阻，其中感測器單元110的阻值隨著所承受壓力(物理能量10)的增加而減少。當檢查結果Vc顯示感測器單元110所承受壓力(物理能量10)增加時，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150對應地調降偏壓電壓Vp，以減少感測器單元110的軟性壓力感測元件長時間處在大壓力環境下而造成的功率損失。

圖4是依照本發明實施例說明圖1所示感測器單元110的電路示意圖。圖4所示實施例可以參照圖1至圖3的相關說明。請參照圖4，感測器單元110包括感測器陣列410以及切換電路420。切換電路420耦接至感測器陣列410。感測器陣列410包括多個感測器，例如圖4所繪示感測器411、412、413、414、415、416、417、418、419等。圖4中圖式符號411~419並非表示/限制感測器陣列410中感測器的數量。本領域具有通常知識者可以依照本實施例的教示而將感測器陣列410類推至具有其他佈局結構、其他感測器數量的感測器陣列。

為了方便說明，本實施例中感測器411~419可以是變阻式壓力感測器。當感測器遭受外部壓力時，此感測器的電阻值會隨著壓力的變化而變化。控制單元140控制切換電路420進行切換操作，以便從感測器陣列410的多個感測器411~419中選擇其中一個目標感測器。切換電路420進行該切換操作，以將偏壓電壓Vp切換至目標感測器，以及切換電路420將低於偏壓電壓Vp的參考電壓(例如接地電壓或系統最低電壓)耦接至感測器411~419中除了該目標感測器外的其他感測器。信號轉換單元120依據切換電路420的切換操作而選擇性地感測/讀取感測器411~419中的所述目標感測器的感測值，以及將感測結果(感測值)增益讀取後輸出給檢查單元130做為電信號αVs。檢查單元130依據電信號αVs對應輸出檢查結果Vc給控制單元140。因此，控制單元140可以知道感測器陣列410中每一個感測器411~419的壓力感測結果，然後透過介面顯示裝置顯示壓力分佈情形。

圖5是依照本發明實施例說明圖1所示讀取裝置100的電路示意圖。圖5所示實施例可以參照圖1至圖4的相關說明。請參照圖5，本實施例中感測器411~419為變阻式壓力感測器，因此圖5是以電阻符號繪示出感測器411~419。當感測器遭受外部壓力時，此感測器的電阻值會隨著壓力的變化而變化。切換電路420耦接至感測器陣列410與控制單元140。控制單元140控制切換電路420 進行切換操作，以便從感測器陣列410的多個感測器411~419中選擇一個目標感測器。

例如，當控制單元140控制切換電路420中切換開關421選擇將偏壓電壓Vp切換至感測器411時，切換電路420將低於偏壓電壓Vp的參考電壓(例如接地電壓或是系統最低電壓)耦接至除了目標感測器411外的其他感測器412~419(如圖5所示)，相當於切換電路420進行切換操作而從感測器陣列410的多個感測器411~419中選擇感測器411做為目標感測器。

又例如，當控制單元140控制切換開關421選擇將偏壓電壓Vp切換至感測器412時，切換電路420將所述參考電壓(例如接地電壓)耦接至除了目標感測器412外的其他感測器(例如感測器411、感測器419等)。圖5所示切換電路420中切換開關421僅為示意。本領域各種公知的感測器陣列切換機制/手段皆可以用來實現切換電路420。

圖5中繪示一個過載保護器540，過載保護器540可為一過載保護電阻。此過載保護器540串接於目標感測器與信號轉換單元120之間，也就是串接於感測器陣列410與信號轉換單元120之間。當壓力感測器411~419承受太大的壓力時，其感測器的電阻值會趨進於短路電阻(也就是趨近於0Ω)，此時切換電路420不論是以定電流偏壓方式(圖5未繪示)或是以定電壓偏壓方式(例如圖5所示)驅動感測器陣列410，感測器411~419中承受太大壓力的感測器可能會產生過大的電流或電壓，造成系統的誤動作。過載 保護器540可以降低電流或電壓對信號轉換單元120的衝擊。在其他實施例中，若感測器411~419可能會產生的最大電流或最大電壓是可為系統所容忍，或若壓力感測器411~419無論承受多大壓力都不會趨進於短路電阻，則過載保護器540可以被省略。

在其他實施例中，感測器單元110還包括熱敏電阻(未繪示於圖5)。此熱敏電阻並聯於過載保護器540，且串接於感測器陣列410與信號轉換單元120之間。或是，此熱敏電阻與過載保護器540相互串聯於感測器陣列410與信號轉換單元120之間。其中，若感測器411~419是具有正溫度係數的電阻器，則此熱敏電阻具有負溫度係數。反之，若感測器411~419是具有負溫度係數的電阻器，則此熱敏電阻具有正溫度係數。

在不同實施例中，過載保護器540本身可以是一個熱敏電阻。例如，若感測器411~419是具有正溫度係數的電阻器，則過載保護器540具有負溫度係數。反之，若感測器411~419是具有負溫度係數的電阻器，則過載保護器540具有正溫度係數。

請參照圖5，假設切換電路420依據控制單元140的控制而選擇感測器411~419中的感測器411做為目標感測器，則目標感測器411的一端接收偏壓電壓Vp，而目標感測器411的另一端經由過載保護器540輸出感測結果Vs。依據切換電路420的切換操作，信號轉換單元120選擇性地感測目標感測器411，以及將感測結果Vs增益(例如增 益值為α)讀取後輸出做為目標感測器411的增益感測值，也就是將電信號αVs輸出給檢查單元130。前述增益值α由控制單元140動態地決定。如此，本實施例可以針對不同感測器的響應增益動態地決定不同的增益值，然後依對應的增益值對感測結果進行增益調整。因此，本實施例的讀取裝置可以降低感測元件製程或材料誤差的影響。

信號轉換單元120包括第一放大器OP1以及第一可變電阻單元VR1。第一放大器OP1的非反相輸入端耦接參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)，第一放大器OP1的反相輸入端依據切換電路420的切換操作而耦接感測器單元110的感測器411~419中某一目標感測器。第一可變電阻單元VR1的第一端與第二端分別耦接至第一放大器OP1的反相輸入端與輸出端。其中，第一可變電阻單元VR1受控於控制單元140。第一可變電阻單元VR1的阻值是依據切換電路420的切換操作而改變。於本實施例中，第一可變電阻單元VR1包括多個電阻以及一開關。這些電阻的阻值互不相同。這些電阻的第一端共同耦接至第一放大器OP1的輸出端。依據切換電路420的切換操作，開關將第一放大器OP1的反相輸入端選擇性地耦接至這些電阻其中一者的第二端，如圖5所示。

在本實施例中，若感測器陣列410中有m個感測器，則第一可變電阻單元VR1中電阻的數量可以是m個，也就是第一可變電阻單元VR1中電阻以一對一方式對應於感測器陣列410中每一個感測器。因此，藉由第一可變電 阻單元VR1動態調整阻值，可以使信號轉換單元120產生對應於感測器陣列410中不同感測器的不同增益值α。

在其他實施例中，感測器的特性可以用「負載對感測值特性曲線」描述之，其中該特性曲線的縱軸表示施加於感測器的負載重量(壓力)，而該特性曲線的橫軸表示讀取裝置100所讀取的感測值。感測器411~419依據各自「負載對感測值特性曲線」的斜率大小被分為多個群，因此第一可變電阻單元VR1中電阻的數量可以只符合感測器411~419的分群數即可。例如，假設感測器411~419被分為三群，則第一可變電阻單元VR1中只需至少三個電阻即可。因此，藉由第一可變電阻單元VR1動態調整阻值，可以使信號轉換單元120產生對應於感測器411~419中不同分群的不同增益值α。

請參照圖5，信號轉換單元120還包括第二放大器OP2、第二電阻R2以及第三電阻R3。第二放大器OP2的非反相輸入端耦接參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。第二電阻R2的第一端與第二端分別耦接至第一放大器OP1的輸出端與第二放大器OP2的反相輸入端。第三電阻R3的第一端與第二端分別耦接至第二放大器OP2的反相輸入端與第二放大器OP2的輸出端。第二放大器OP2的輸出端提供電信號αVs給檢查單元130。在圖5所示實施例中，假設第一放大器OP1的增益值為α1，第二放大器OP2的增益值為α2，則信號轉換單元120的增益值α為α1×α2。

令感測器411~419中目標感測器的電阻值是Rs，過載保護器540的電阻值是R0，則感測結果Vs為Vp/(Rs+R0)。第一放大器OP1的輸出VA為-VR1×Vs。第二放大器OP2的輸出αVs為VR1×Vs×(R3/R2)，也就是信號轉換單元120的增益值α為(VR1×R3)/R2。藉由控制可變電阻單元VR1的電阻值，信號轉換單元120動態地決定不同的增益值α，進而針對不同感測器411~419的感測結果Vs進行增益調整，以便補償不同感測器的「負載對感測值特性曲線」斜率。

請參照圖5，檢查單元包括延遲電路131、比較電路132與類比數位轉換器(analog-to-digital converter,ADC)133。類比數位轉換器133的輸入端耦接至比較電路132的輸出端，該類比數位轉換器的輸出端耦接至控制單元140。類比數位轉換器133將比較電路132的類比輸出轉換為數位的檢查結果Vc，並將檢查結果Vc回傳給控制單元140。在一些實施例中，若控制單元140有能力處理類比信號，或是比較電路132可以輸出數位的檢查結果Vc，則類比數位轉換器133可以被省略。

延遲電路131的輸入端耦接至信號轉換單元120以接收電信號αVs。延遲電路131可以延遲電信號αVs，以及輸出延遲信號αVs’。比較電路132的第一輸入端耦接至信號轉換單元120以接收電信號αVs。比較電路132的第二輸入端耦接至延遲電路131的輸出端。比較電路132接收並比較電信號αVs與延遲信號αVs’，然後輸出類比的檢查 結果Vc’給類比數位轉換器133。本領域技術人員可以依照本實施例的教示而採用任何手段實現比較電路132。例如，比較電路132可以是誤差放大器(error amplifier)。該誤差放大器的反相輸入端耦接至信號轉換單元120以接收電信號αVs；該誤差放大器的非反相輸入端耦接至延遲電路131的輸出端以接收延遲信號αVs’；而該誤差放大器的輸出端輸出類比的檢查結果Vc’給類比數位轉換器133。又例如，比較電路132可以是減法器。該減法器接收並計算電信號αVs與延遲信號αVs’的差值，以及輸出該差值做為目標感測器(例如感測器411)的類比檢查結果Vc’。

於圖5所繪示實施例中，比較電路132包括第三放大器OP3、第四放大器OP4、第五放大器OP5、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9以及第十電阻R10。放大器OP3的非反相輸入端耦接至信號轉換單元120以接收電信號αVs。放大器OP4的非反相輸入端耦接至延遲電路131的輸出端，以接收延遲信號αVs’。電阻R4的第一端與第二端分別耦接至放大器OP3的反相輸入端與放大器OP4的反相輸入端。電阻R5的第一端與第二端分別耦接至放大器OP3的反相輸入端與輸出端。電阻R6的第一端與第二端分別耦接至放大器OP4的反相輸入端與輸出端。電阻R7的第一端耦接至放大器OP3的輸出端。電阻R8的第一端耦接至放大器OP4的輸出端。放大器OP5的反相輸入端耦接至電阻R7的第二端，放大器OP5的非反相輸入端耦接至電阻R8 的第二端，而放大器OP5的輸出端輸出類比的檢查結果Vc’給類比數位轉換器133。電阻R9的第一端與第二端分別耦接至放大器OP5的反相輸入端與輸出端。電阻R10的第一端耦接至放大器OP5的非反相輸入端，而電阻R10的第二端耦接至參考電壓(例如接地電壓或是其他固定電壓)。

圖6是依照本發明實施例說明圖5所示信號的時序示意圖。請參照圖5與圖6，當壓力(物理能量)未施加於感測器單元110的任何一個壓力感測器時，電信號αVs與延遲信號αVs’皆為低電壓準位。當壓力施加於感測器單元110時，電信號αVs會被拉升至高電壓準位，其中電信號αVs的電壓振幅(swing)是響應於感測器單元110所受的壓力大小。由於延遲電路131的延遲效應，在電信號αVs轉態為高電壓準位後經過時間△t1，延遲信號αVs’隨之轉態為高電壓準位。在此△t1期間，比較電路132將電信號αVs減去延遲信號αVs’而獲得正脈衝(pulse)的檢查結果Vc’。因此，控制單元140可以從檢查結果Vc’(或Vc)中的正脈衝獲知感測器單元110被施加了某一壓力。其中，檢查結果Vc’中正脈衝的電壓振幅是響應於感測器單元110所受的壓力大小，檢查結果Vc’中正脈衝的電壓振幅亦響應於感測器單元110的電阻值。因此，控制單元140可以從此正脈衝的電壓振幅獲知感測器單元110所受的瞬間壓力大小。

接下來，假設施加於感測器單元110的壓力於期間T(例如1小時)中均沒變化，因此電信號αVs與延遲信號αVs’皆為高電壓準位，而檢查結果Vc’則保持於低電壓準位(例如0V)。在期間T中感測器單元110受到較大壓力，使得感測器單元110的壓力感測器的阻值下降。為了減少感測器單元110的功率損耗，控制單元140可以在期間T中進入低功率模式，以便控制可調式偏壓單元150對應地調降偏壓電壓Vp。例如，表2表示施加於感測器單元110的壓力(物理能量)對偏壓電壓Vp二者的關係。

表2所示實施例是假設將感測器單元110的壓力感測器的功率損耗約略維持於0.00001089W。在此設計條件下，當壓力感測元件的電阻值約為1000000 ohm，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150去設定偏壓電壓Vp為3.3V。當壓力感測元件的電阻值約為10000 ohm，控制單元140可以設定偏壓電壓Vp為0.33V。當壓力感測元件 的電阻值約為10 ohm，控制單元140可以設定偏壓電壓Vp為0.0104V。

表2所示實施例是以線性方式對應調整偏壓電壓Vp。在其他實施例中，控制單元140可以用階梯方式設定偏壓電壓Vp。例如，將壓力感測元件的電阻值變化範圍區分為高阻區間、低阻區間等二個區間(或更多個區間)。當壓力感測元件的電阻值落入高阻區間時，控制單元140可以設定偏壓電壓Vp為高電壓準位。當壓力感測元件的電阻值落入低阻區間時，控制單元140可以設定偏壓電壓Vp為低電壓準位。如此，本實施例可以減少感測器單元110的壓力感測元件長時間處在大壓力環境下而造成的功率損失。

請參照圖5與圖6，在期間T結束後，壓力(物理能量)已被移除，因此電信號αVs轉態為低電壓準位。由於延遲電路131的延遲效應，在電信號αVs轉態為低電壓準位後經過時間△t2，延遲信號αVs’隨之轉態為低電壓準位。在此△t2期間，比較電路132將電信號αVs減去延遲信號αVs’而獲得負脈衝的檢查結果Vc’。因此，控制單元140可以從檢查結果Vc’(或Vc)中的負脈衝獲知感測器單元110的壓力被減少或移除。其中，檢查結果Vc’中負脈衝的電壓振幅是響應於感測器單元110的壓力變化量，也就是檢查結果Vc’中負脈衝的電壓振幅亦響應於感測器單元110的電阻值變化量。因此，控制單元140可以從此負脈衝的電壓振幅獲知感測器單元110所受的壓力是否被移除。

在其他實施例中，當控制單元140進入低功率模式時，控制單元140控制可調式偏壓單元150調降偏壓電壓Vp，並提供偏壓電壓Vp給感測器單元110的多個感測器中被施加物理能量10者，以及控制單元140禁能或不作用(disable)這些感測器中未被施加物理能量10者。例如，假設施加壓力於感測器411，而其他感測器412-419未被施壓，則當控制單元140進入低功率模式時，控制單元140調降偏壓電壓Vp，並提供偏壓電壓Vp給感測器411。同時，控制單元140禁能(disable)其他感測器412-419，例如不提供偏壓電壓Vp給其他感測器412-419。

圖7是依照本發明另一實施例說明圖5所示信號的時序示意圖。圖7所示實施例可以參照圖1至圖6的相關說明。圖7所示實施例可以應用於多階式壓力訊號感測情境。請參照圖5與圖7，當壓力(物理能量)未施加於感測器單元110的任何一個壓力感測器時，控制單元140操作於正常工作模式(Normal working mode)。此時，電信號αVs與延遲信號αVs’皆為低電壓準位。

一旦軟性壓力感測元件(感測器單元110)受到壓力，控制單元140除了會讀取感測壓力值外，也控制相關週邊裝置使其進入低功率模式(例如對應地調降偏壓電壓Vp)，同時記錄相對應之壓力值。感測器單元110所遭受的壓力大小會反映於電信號αVs與延遲信號αVs’的電壓準位。若壓力持續往上增加(或往下減少)，則電信號αVs亦會隨之增加(或減少)。例如，若壓力增加s公斤，則電信號αVs的 電壓準位亦會對應地增加△V1。因此在△t3期間，比較電路132將電信號αVs減去延遲信號αVs’而獲得正脈衝的檢查結果Vc’，其中脈衝振幅約略為△V1。於本實施例中，控制單元140可以累計(計數)在△t3期間的脈衝振幅△V1至計數值。此時，計數值為△V1伏特。控制單元140可以由△V1伏特推算而獲知感測器單元110所感測到的壓力為s公斤。

在另一實施例中，控制單元140可以依據△t3期間檢查結果Vc’的脈衝振幅△V1推算而獲知感測器單元110的壓力增加了s公斤。因此，控制單元140可以將壓力增加量s公斤加入計數值。此時，計數值為s公斤。

經過一段時間後，當施加於感測器單元110的壓力增大為s+t公斤時，電信號αVs的電壓準位會對應地增加△V2。因此在△t4期間，比較電路132將電信號αVs減去延遲信號αVs’而獲得正脈衝的檢查結果Vc’，其中脈衝振幅約略為△V2。因此，控制單元140可以累計(計數)檢查結果Vc’(或Vc)中的正脈衝振幅，以獲知感測器單元110所感測到的壓力。例如，於本實施例中，控制單元140可以藉由累計(計數)將△t4期間的脈衝振幅△V2加入計數值。此時，計數值為△V1+△V2伏特。控制單元140可以依據△V1+△V2伏特推算而獲知感測器單元110所感測到的壓力為s+t公斤。另一方面，依據檢查結果Vc’(或Vc)中的脈衝振幅△V2，控制單元140可以對應地再一次調降偏壓電壓Vp。

在另一實施例中，控制單元140可以依據△t4期間的脈衝振幅△V2推算而獲知感測器單元110的壓力增加了t公斤，因此控制單元140可以將壓力增加量t公斤加入計數值。此時，計數值為s+t公斤。

在經過另一段時間後，當施加於感測器單元110的壓力全部被移除(即壓力減少s+t公斤)時，電信號αVs的電壓準位會對應地減少△V1+△V2。因此在△t5期間，比較電路132將電信號αVs減去延遲信號αVs’而獲得負脈衝的檢查結果Vc’，其中脈衝振幅約略為-(△V1+△V2)。因此，控制單元140可以累計(計數)檢查結果Vc’(或Vc)中的所有脈衝振幅，以獲知感測器單元110所感測到的目前壓力。例如，控制單元140可以將在△t5期間的脈衝振幅-(△V1+△V2)累計(計數)至計數值。此時，計數值為△V1+△V2-(△V1+△V2)=0伏特。由於計數值為0伏特，因此控制單元140可以獲知感測器單元110所感測到的壓力為0公斤。因此，控制單元140重新回到正常工作模式(例如，控制單元140可以將偏壓電壓Vp回復為初始電壓)。

在另一實施例中，控制單元140可以依據△t5期間的脈衝振幅-(△V1+△V2)推算而獲知感測器單元110的壓力減少了s+t公斤。因此，控制單元140可以將壓力變異量-(s+t)公斤加入計數值。此時，計數值為s+t-(s+t)=0公斤。

圖8是依照本發明另一實施例說明圖1所示讀取裝置100的電路示意圖。圖8所示實施例可以參照圖1至圖7 的相關說明。不同於圖5所示實施例之處，在於圖8所示實施例的檢查單元130更包括觸發電路134。請參照圖8，觸發電路134的輸入端耦接至信號轉換單元120的輸出端，而觸發電路134的輸出端耦接至控制單元140。觸發電路134依據電信號αVs判斷有無物理能量施加於感測器單元110。當物理能量施加於感測器單元110時，觸發電路134觸發控制單元140進入低功率模式。在低功率模式中，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150調降偏壓電壓Vp。

圖8繪示了觸發電路134的一個實施範例，然而觸發電路134的實施方式不限於圖8所示。於圖8所示實施例中，觸發電路134包括比較器(或運算放大器)OP6。比較器OP6的非反相輸入端耦接至信號轉換單元120的輸出端。比較器OP6的反相輸入端耦接至參考電壓Vref。比較器OP6的輸出端耦接至控制單元140。隨著施加於感測器單元110的壓力的提昇，電信號αVs的電壓準位亦隨之上升。當電信號αVs的電壓準位大於參考電壓Vref時，比較器OP6將輸出觸發信號給控制單元140，以使控制單元140進入低功率模式。在一些實施例中，上述參考電壓Vref可以是由電壓源提供的固定電壓。於本實施例中，參考電壓Vref的電壓準位是由控制單元140所動態決定的。

請參照圖6、圖8與其相關說明。當電信號αVs的振幅值低於觸發電路134所設定的臨界電壓值(即參考電壓Vref)時，表示感測器單元110的軟性壓力感測元件受壓的 狀態並沒改變，控制單元140等待下個軟性壓力感測元件受壓的狀態改變時觸發電路134產生的觸發訊號。一旦軟性壓力感測元件受到壓力，觸發電路134產生觸發訊號通知控制單元140，以便進行壓力信號擷取及處理，以及在完成壓力信號擷取及處理後進入低功率模式。在低功率模式中，控制單元140可以控制相關裝置(如可調式偏壓單元150、類比數位轉換器133、控制單元140…等)的工作時脈、工作電壓及/或偏壓電壓。若進入低功率模式後感測器單元110的受壓狀態沒有改變，則控制單元140可進一步降低感測器單元110的掃描速度。直到軟性壓力感測元件被釋放(release)壓力，控制單元140再重新回到最初的正常工作模式。

在其他實施例中，觸發電路134的輸入端不耦接信號轉換單元120的輸出端。觸發電路134的輸入端可以被耦接至比較電路132的輸出端以接收檢查結果Vc’。當電信號αVs與延遲信號αVs’二者差分信號的脈衝信號值(即檢查結果Vc’的脈衝振幅)低於觸發電路134所設定的臨界電壓值(即參考電壓Vref)時，表示感測器單元110的軟性壓力感測元件受壓的狀態並沒改變。一旦檢查結果Vc’的脈衝振幅大於參考電壓Vref時，觸發電路134產生觸發訊號通知控制單元140，以便進行壓力信號擷取及處理，以及在完成壓力信號擷取及處理後進入低功率模式。直到軟性壓力感測元件被釋放(release)壓力，控制單元140再重新回到最初的正常工作模式。

請參照圖7、圖8與其相關說明。本實施例可以應用於多階式壓力訊號感測情境。當電信號αVs低於觸發電路134所設定的臨界電壓值(即參考電壓Vref)時，表示感測器單元110的軟性壓力感測元件受壓的狀態並沒改變，控制單元140等待下個軟性壓力感測元件受壓狀態改變時觸發電路134產生的觸發訊號。一旦軟性壓力感測元件受到壓力時，控制單元140除了會讀取感測壓力值外，也控制相關週邊裝置使其進入低功率模式，同時記錄相對應之壓力值。若壓力持續往上增加(或往下減少)，則控制單元140內部所記憶之壓力值亦會累加(或累減)。直到釋放壓力(即感測器單元110的感測元件上所承受之壓力位準為零)，則控制單元140重新回到正常工作模式。

圖9是依照本發明實施例說明圖1所示讀取裝置100的感測器驅動方法示意圖。此驅動方法包括下述步驟。首先系統(包含讀取裝置100)被致能(enable)(步驟S910)。讀取裝置100被致能(enable)後，讀取裝置100會操作於正常工作模式(步驟S920)。於正常工作模式中，可調式偏壓單元150提供、調整與輸出偏壓電壓Vp至感測器單元110的偏壓端，並將偏壓電壓Vp設定為初始電壓。由感測器單元110使用偏壓電壓Vp而感測物理能量10，以對應獲得感測結果Vs。信號轉換單元120將感測結果Vs對應地轉換為電信號αVs。檢查單元130檢查電信號αVs，以對應獲得檢查結果Vc。

在一些實施例中，所述信號轉換單元120將感測結果Vs轉換為電信號αVs之步驟包括：由控制單元140動態地決定增益值α；以及由信號轉換單元120依據增益值α讀取該感測結果Vs，以獲得該電信號αVs。

控制單元140進行步驟S930，以便依據檢查結果Vc判斷有無物理能量10(例如壓力等)施加於感測器單元110的感測器。若檢查結果Vc表示物理能量10未施加於感測器(例如檢查結果Vc的脈衝振幅小於臨界電壓值)，則控制單元140持續操作於正常工作模式中。例如，當檢查結果Vc表示物理能量10未施加於感測器單元110時，控制單元140控制可調式偏壓單元150輸出初始電壓作為偏壓電壓Vp。

若檢查結果Vc表示物理能量10已施加於感測器單元110(例如檢查結果Vc的脈衝振幅大於臨界電壓值)，則控制單元140對應地進行步驟S940及/或步驟S950，以便依據檢查結果Vc控制可調式偏壓單元150對應地調整偏壓電壓Vp。於步驟S940中，控制單元140可以依據檢查結果Vc判斷於感測器單元110的物理能量10(例如壓力等)是否被移除。若物理能量10未施加於感測器單元110，則控制單元140回到步驟S920，以便操作於正常工作模式並將偏壓電壓Vp設定為初始電壓。若檢查結果Vc表示感測器單元110的物理能量10尚未被移除，則控制單元140進行步驟S950，以便操作於低功率模式。在低功率模式中，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150調降偏壓 電壓Vp。在其他實施例中，控制單元140於低功率模式還減少對感測器單元110進行讀取的頻率。

在一些實施例中，控制單元140可以提供查找表。此查找表記錄著物理能量10與偏壓電壓Vp的關係。在步驟S950中，控制單元140可以依據電信號αVs(或檢查結果Vc)推得物理能量10的大小，進而依據物理能量10的大小而從該查找表決定可調式偏壓單元150的偏壓電壓Vp。

在另一些實施例中，感測器單元110包含多個感測器。於該低功率模式(步驟S950)中，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150調降偏壓電壓Vp並提供給所述多個感測器中被施加物理能量10者，以及禁能(disable)所述多個感測器中未被施加物理能量10者。

圖10是依照本發明另一實施例說明圖1所示讀取裝置100的感測器驅動方法示意圖。圖10所示實施例可以參照圖9的相關說明。不同於圖9所示實施例之處，在於圖10的步驟S920還包括子步驟S921~S923。在系統被致能(enable)後(步驟S910)，控制單元140控制可調式偏壓單元150產生一初始電壓(例如3.3V或5V)，並以此初始電壓作為偏壓電壓Vp(步驟S921)。接下來，控制單元140可以依據電信號αVs(或檢查結果Vc)而得知感測器單元110未被施加物理能量10(例如壓力)的時間長度，並且判斷感測器單元110無物理能量10(例如壓力)的期間(時間長)是否操過預設值(步驟S922)。所述預設值可以依照實際產品的設計需求來決定，例如30分鐘、1小時等。

若步驟S922的判斷結果為否，則控制單元140執行步驟S930。若步驟S922的判斷結果為是，則控制單元140進行步驟S923，以便操作於省電模式。例如，控制單元140於省電模式中可以減少對感測器單元110進行讀取的頻率。在省電模式中，控制單元140可以執行步驟S930，以便依據檢查結果Vc判斷有無物理能量10(例如壓力等)施加於感測器單元110的感測器。

圖11是依照本發明又一實施例說明圖1所示讀取裝置100的感測器驅動方法示意圖。圖11所示實施例可以參照圖9的相關說明。不同於圖9所示實施例之處，在於圖11包括步驟S1140~S1190。若步驟S930判斷結果為是，即物理能量10已施加於感測器單元110，則控制單元140進行步驟S1140。在步驟S1140中，當檢查結果Vc表示施加於感測器單元110的物理能量10增加了第一能量值時，控制單元140將該第一能量值加入一計數值。完成步驟S1140後，控制單元140進行步驟S950，以便操作於低功率模式。在低功率模式中，控制單元140可以控制可調式偏壓單元150對應地依據所述計數值調降偏壓電壓Vp。

進入低功率模式後，控制單元140依據檢查結果Vc判斷施加於感測器單元110的物理能量10的變異情形(步驟S1160)。若檢查結果Vc表示感測器單元110的物理能量10增加了第二能量值，則控制單元140進行步驟S1170，以便將該第二能量值加入所述計數值。例如，此 時所述計數值為第一能量值+第二能量值。完成步驟S1170後，控制單元140接著進行步驟S1190。

若於步驟S1160中，檢查結果Vc表示施加於感測器單元110的物理能量10減少了第三能量值，則控制單元140進行步驟S1180，以便將所述計數值減少該第三能量值。例如，此時所述計數值為第一能量值-第三能量值。完成步驟S1180後，控制單元140接著進行步驟S1190。

若於步驟S1160中，檢查結果Vc表示施加於感測器單元110的物理能量10沒有增減，則控制單元140進行步驟S1190。在步驟S1190中，控制單元140判斷所述計數值是否為0，以便依據所述計數值去控制可調式偏壓單元150調整偏壓電壓Vp。若所述計數值不為0，則表示物理能量10依然施加於感測器單元110，因此控制單元140回到步驟S950，以便依照所述計數值對應地調降偏壓電壓Vp。若所述計數值為0，則表示物理能量10沒有施加於感測器單元110，因此控制單元140回到步驟S920，以便將偏壓電壓Vp設定為初始電壓。

在其他實施例中，步驟S1190是判斷所述計數值是否在包含0的空載範圍內，其中所述預設範圍的上下邊界分別為正臨界值與負臨界值。當所述計數值落入所述空載範圍時，控制單元140控制可調式偏壓單元150將偏壓電壓Vp設定為初始電壓(步驟S920)。

綜上所述，上述諸實施例可以利用軟體、韌體及/或硬體實現之。上述諸實施例所述的感測器讀取裝置能有效減 少感測元件在長時間偵測時所造成的連續功率損失。例如，對於需要以軟性壓力感測器長時間進行壓力偵測的系統(如居家照護床墊、椅墊，工廠自動化設備…等應用產品)，上述諸實施例可以提供一套完整高能源效率之陣列式壓力感測系統解決方案，使系統產品設計上更符合環保節能世界潮流趨勢。上述諸實施例的感測器讀取裝置可針對軟性壓力感測元件遭受壓力的瞬間讀取其壓力值，對於其它穩態時的壓力值則可忽略，直到壓力感測元件再次改變壓力狀態時再進行處理。感測器讀取裝置能判斷目前感測器的壓力狀態，並將偏壓電壓Vp自動調整到最佳工作模式，有效解決長時間壓力偵測時所造成的連續功率損失。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧物理能量

100‧‧‧感測器讀取裝置

110‧‧‧感測器單元

120‧‧‧信號轉換單元

130‧‧‧檢查單元

131‧‧‧延遲電路

132‧‧‧比較電路

133‧‧‧類比數位轉換器

134‧‧‧觸發電路

140‧‧‧控制單元

150‧‧‧可調式偏壓單元

151‧‧‧可變電阻

152‧‧‧開關

153‧‧‧電阻

410‧‧‧感測器陣列

411~419‧‧‧感測器

420‧‧‧切換電路

421‧‧‧切換開關

540‧‧‧過載保護器

OP1~OP5‧‧‧放大器

OP6‧‧‧比較器

R2~R10‧‧‧電阻

S910~S950、S1140~S1190‧‧‧步驟

Vc、Vc’‧‧‧檢查結果

Vd‧‧‧固定電壓

Vp‧‧‧偏壓電壓

Vr‧‧‧控制信號

VR1‧‧‧可變電阻單元

Vref‧‧‧參考電壓

Vs‧‧‧感測結果

αVs‧‧‧電信號

αVs’‧‧‧延遲信號

圖1是依照本發明實施例說明一種感測器讀取裝置的功能方塊示意圖。

圖2是依照本發明實施例說明圖1所示可調式偏壓單元的電路示意圖。

圖3是依照本發明另一實施例說明圖1所示可調式偏壓單元的電路示意圖。

圖4是依照本發明實施例說明圖1所示感測器單元的電路示意圖。

圖5是依照本發明實施例說明圖1所示讀取裝置的電路示意圖。

圖6是依照本發明實施例說明圖5所示信號的時序示意圖。

圖7是依照本發明另一實施例說明圖5所示信號的時序示意圖。

圖8是依照本發明另一實施例說明圖1所示讀取裝置的電路示意圖。

圖9是依照本發明實施例說明圖1所示讀取裝置的感測器驅動方法示意圖。

圖10是依照本發明另一實施例說明圖1所示讀取裝置的感測器驅動方法示意圖。

圖11是依照本發明又一實施例說明圖1所示讀取裝置的感測器驅動方法示意圖。

110‧‧‧感測器單元

120‧‧‧信號轉換單元

130‧‧‧檢查單元

131‧‧‧延遲電路

132‧‧‧比較電路

133‧‧‧類比數位轉換器

134‧‧‧觸發電路

140‧‧‧控制單元

150‧‧‧可調式偏壓單元

410‧‧‧感測器陣列

411~419‧‧‧感測器

420‧‧‧切換電路

421‧‧‧切換開關

540‧‧‧過載保護器

OP1~OP5‧‧‧放大器

R2~R10‧‧‧電阻

Vc、Vc’‧‧‧檢查結果

Vp‧‧‧偏壓電壓

Vr‧‧‧控制信號

VR1‧‧‧可變電阻單元

Vref‧‧‧參考電壓

Vs‧‧‧感測結果

αVs‧‧‧電信號

αVs’‧‧‧延遲信號

Claims (38)

1. 一種感測器的讀取裝置，包括：一可調式偏壓單元，調整與輸出一偏壓電壓；一感測器單元，其偏壓端耦接至該可調式偏壓單元以接收該偏壓電壓，其中該感測器單元使用該偏壓電壓而感測一物理能量，以及該感測器單元的輸出端對應輸出一感測結果；一信號轉換單元，其輸入端耦接至該感測器單元的輸出端以接收該感測結果，以及依據該感測結果對應輸出一電信號；一檢查單元，其輸入端耦接至該信號轉換單元以接收與檢查該電信號，以及該檢查單元的輸出端對應輸出一檢查結果；以及一動態決定增益值的控制單元，耦接至該檢查單元的輸出端以及該可調式偏壓單元，其中該動態決定增益值的控制單元依據該檢查結果控制該可調式偏壓單元以對應調整該偏壓電壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該可調式偏壓單元包括：一可變電阻，其第一端耦接一電壓源，該可變電阻的第二端輸出該偏壓電壓，其中該可變電阻的阻值受控於該動態決定增益值的控制單元。
3. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該可調式偏壓單元包括： 多個電阻，其第一端共同耦接至該感測器單元以輸出該偏壓電壓，其中該些電阻的阻值互不相同；以及一開關，該開關受控於該動態決定增益值的控制單元而將一電壓源選擇性地耦接至該些電阻其中一者的第二端。
4. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該感測器單元包括：一感測器陣列；以及一切換電路，耦接至該感測器陣列；其中該動態決定增益值的控制單元控制該切換電路進行一切換操作，以便從該感測器陣列的多個感測器中選擇一目標感測器；以及該信號轉換單元依據該切換電路的該切換操作而選擇性地感測該些感測器中的該目標感測器，以及將感測結果增益後輸出做為該電信號。
5. 如申請專利範圍第4項所述或測器的讀取裝置，其中該些感測器為壓力感測器，該切換電路進行該切換操作以將該偏壓電壓切換至該目標感測器，以及該切換電路將低於該偏壓電壓的一參考電壓耦接至該些感測器中除了該目標感測器外的其他感測器。
6. 如申請專利範圍第5項所述感測器的讀取裝置，其中該參考電壓為一接地電壓或一系統最低電壓。
7. 如申請專利範圍第4項所述感測器的讀取裝置，其中該感測器單元更包括： 一過載保護器，串接於該目標感測器與該信號轉換單元之間。
8. 如申請專利範圍第7項所述感測器的讀取裝置，其中該過載保護器是一熱敏電阻；該過載保護器與該目標感測器二者中之一者具有正溫度係數，另一者具有負溫度係數。
9. 如申請專利範圍第7項所述感測器的讀取裝置，其中該感測器單元更包括：一熱敏電阻，並聯於該過載保護器，其中該熱敏電阻與該目標感測器二者中之一者具有正溫度係數，另一者具有負溫度係數。
10. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該動態決定增益值的控制單元動態地決定一增益值，以及該信號轉換單元依據該增益值讀取該感測結果以獲得對應於該感測器單元的電信號。
11. 如申請專利範圍第10項所述感測器的讀取裝置，其中該信號轉換單元包括：一第一放大器，該第一放大器的非反相輸入端耦接一參考電壓，該第一放大器的反相輸入端耦接該感測器單元；以及一第一可變電阻單元，該第一可變電阻單元的第一端與第二端分別耦接至該第一放大器的反相輸入端與輸出端，其中該第一可變電阻單元的阻值是受控於該動態決定增益值的控制單元。
12. 如申請專利範圍第11項所述感測器的讀取裝置，其中該信號轉換單元更包括：一第二放大器，該第二放大器的非反相輸入端耦接該參考電壓，該第二放大器的輸出端提供該電信號給該檢查單元；一第二電阻，該第二電阻的第一端與第二端分別耦接至該第一放大器的輸出端與該第二放大器的反相輸入端；以及一第三電阻，該第三電阻的第一端與第二端分別耦接至該第二放大器的反相輸入端與該第二放大器的輸出端。
13. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該檢查單元包括：一延遲電路，其輸入端耦接至該信號轉換單元以接收該電信號；以及一誤差放大器，該誤差放大器的反相輸入端耦接至該信號轉換單元以接收該電信號，該誤差放大器的非反相輸入端耦接至該延遲電路的輸出端，而該誤差放大器的輸出端輸出該檢查結果。
14. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該檢查單元包括：一延遲電路，其輸入端耦接至該信號轉換單元以接收該電信號；以及 一減法器，該減法器接收並計算該電信號與該延遲電路的輸出端的信號二者的差值，以及輸出該差值做為該檢查結果。
15. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該檢查單元包括：一延遲電路，其輸入端耦接至該信號轉換單元以接收該電信號；以及一比較電路，其一第一輸入端耦接至該信號轉換單元以接收該電信號，該比較電路的一第二輸入端耦接至該延遲電路的輸出端。
16. 如申請專利範圍第15項所述感測器的讀取裝置，其中該比較電路包括：一第三放大器，該第三放大器的非反相輸入端耦接至該信號轉換單元以接收該電信號；一第四放大器，該第四放大器的非反相輸入端耦接至該延遲電路的輸出端；一第四電阻，該第四電阻的第一端與第二端分別耦接至該第三放大器的反相輸入端與該第四放大器的反相輸入端；一第五電阻，該第五電阻的第一端與第二端分別耦接至該第三放大器的反相輸入端與輸出端；一第六電阻，該第六電阻的第一端與第二端分別耦接至該第四放大器的反相輸入端與輸出端； 一第七電阻，該第七電阻的第一端耦接至該第三放大器的輸出端；一第八電阻，該第八電阻的第一端耦接至該第四放大器的輸出端；一第五放大器，該第五放大器的反相輸入端耦接至該第七電阻的第二端，該第五放大器的非反相輸入端耦接至該第八電阻的第二端，該第五放大器的輸出端作為該比較電路的輸出端；一第九電阻，該第九電阻的第一端與第二端分別耦接至該第五放大器的反相輸入端與輸出端；以及一第十電阻，該第十電阻的第一端耦接至該第五放大器的非反相輸入端，該第十電阻的第二端耦接至一參考電壓。
17. 如申請專利範圍第15項所述感測器的讀取裝置，其中該檢查單元更包括：一類比數位轉換器，其輸入端耦接至該比較電路的輸出端，該類比數位轉換器的輸出端提供該檢查結果給該動態決定增益值的控制單元。
18. 如申請專利範圍第15項所述感測器的讀取裝置，其中該比較電將該電信號減去該延遲電路所輸出的一延遲信號而獲得一脈衝；該脈衝的電壓振幅是響應於該感測器單元的該感測結果；以及該動態決定增益值的控制單元更依據該脈衝的電壓振幅控制該可調式偏壓單元以對應調整該偏壓電壓。
19. 如申請專利範圍第15項所述感測器的讀取裝置，其中該電信號的電壓振幅與該延遲電路所輸出的一延遲信號的電壓振幅是響應於該感測器單元的該感測結果；該比較電將該電信號減去該延遲信號而獲得一脈衝；該動態決定增益值的控制單元累計該脈衝的電壓振幅至一計數值；以及該動態決定增益值的控制單元更依據該計數值控制該可調式偏壓單元以對應調整該偏壓電壓。
20. 如申請專利範圍第15項所述感測器的讀取裝置，其中該檢查單元更包括：一觸發電路，其輸入端與輸出端分別耦接至該信號轉換單元與該動態決定增益值的控制單元，其中該觸發電路依據該電信號判斷有無該物理能量施加於該感測器單元；當該物理能量施加於該感測器單元時，該觸發電路觸發該動態決定增益值的控制單元進入一低功率模式。
21. 如申請專利範圍第20項所述感測器的讀取裝置，其中該觸發電路包括：一比較器，該比較器的非反相輸入端耦接至該信號轉換單元，該比較器的反相輸入端耦接至一參考電壓，該比較器的輸出端耦接至該動態決定增益值的控制單元。
22. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中該動態決定增益值的控制單元具有一查找表，用以記錄該物理能量與該偏壓電壓的關係；以及該動態決定增益值的控制單元依據該電信號推得該物理能量，進而依據該 物理能量而從該查找表決定該可調式偏壓單元的該偏壓電壓。
23. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中當該檢查單元的該檢查結果表示該物理能量未施加於該感測器單元時，該動態決定增益值的控制單元控制該可調式偏壓單元輸出一初始電壓作為該偏壓電壓。
24. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中當該檢查單元的該檢查結果表示該物理能量施加於該感測器單元時，該動態決定增益值的控制單元進入一低功率模式，以控制該可調式偏壓單元調降該偏壓電壓。
25. 如申請專利範圍第24項所述感測器的讀取裝置，其中該感測器單元包含多個感測器；於該低功率模式中，該動態決定增益值的控制單元控制該可調式偏壓單元調降該偏壓電壓並提供給該些感測器中被施加該物理能量者，以及該動態決定增益值的控制單元禁能該些感測器中未被施加該物理能量者。
26. 如申請專利範圍第24項所述感測器的讀取裝置，其中於該低功率模式中，該動態決定增益值的控制單元減少該讀取裝置對該感測器單元進行讀取的頻率。
27. 如申請專利範圍第1項所述感測器的讀取裝置，其中當該檢查單元的該檢查結果表示施加於該感測器單元的該物理能量增加一第一能量值時，該動態決定增益值的控制單元將該第一能量值加入一計數值；以及當該檢查單元的該檢查結果表示施加於該感測器單元的該物理能量減 少一第二能量值時，該動態決定增益值的控制單元將該計數值減少該第二能量值。
28. 如申請專利範圍第27項所述感測器的讀取裝置，其中該動態決定增益值的控制單元依據該計數值控制該可調式偏壓單元調整該偏壓電壓。
29. 如申請專利範圍第27項所述感測器的讀取裝置，其中當該計數值落入一空載範圍時，該動態決定增益值的控制單元控制該可調式偏壓單元將該偏壓電壓設定為一初始電壓。
30. 一種感測器的驅動方法，包括：由一可調式偏壓單元提供調整與輸出一偏壓電壓至一感測器單元的偏壓端；由該感測器單元使用該偏壓電壓而感測一物理能量，以對應獲得一感測結果；將該感測結果對應轉換為一電信號；檢查該電信號，以對應獲得一檢查結果；以及依據該檢查結果控制該可調式偏壓單元以對應調整該偏壓電壓，其中，當該檢查結果表示該物理能量未施加於該感測器單元時，控制該可調式偏壓單元輸出一初始電壓作為該偏壓電壓。
31. 如申請專利範圍第30項所述感測器的驅動方法，其中所述將該感測結果對應轉換為一電信號之步驟包括：動態地決定一增益值；以及 依據該增益值讀取該感測結果，以獲得該電信號。
32. 如申請專利範圍第30項所述感測器的驅動方法，更包括：提供一查找表，其中該查找表記錄該物理能量與該偏壓電壓的關係；以及依據該電信號推得該物理能量，進而依據該物理能量而從該查找表決定該可調式偏壓單元的該偏壓電壓。
33. 如申請專利範圍第30項所述感測器的驅動方法，更包括：當該檢查結果表示該物理能量施加於該感測器單元時，進入一低功率模式，以控制該可調式偏壓單元調降該偏壓電壓。
34. 如申請專利範圍第33項所述感測器的驅動方法，其中該感測器單元包含多個感測器，而所述驅動方法更包括：於該低功率模式中，控制該可調式偏壓單元調降該偏壓電壓並提供給該些感測器中被施加該物理能量者；以及於該低功率模式中，禁能該些感測器中未被施加該物理能量者。
35. 如申請專利範圍第33項所述感測器的驅動方法，更包括：於該低功率模式中，減少對該感測器單元進行讀取的頻率。
36. 如申請專利範圍第30項所述感測器的驅動方法，更包括：當該檢查結果表示施加於該感測器單元的該物理能量增加一第一能量值時，將該第一能量值加入一計數值；以及當該檢查結果表示施加於該感測器單元的該物理能量減少一第二能量值時，將該計數值減少該第二能量值。
37. 如申請專利範圍第36項所述感測器的驅動方法，更包括：依據該計數值控制該可調式偏壓單元調整該偏壓電壓。
38. 如申請專利範圍第36項所述感測器的驅動方法，更包括：當該計數值落入一空載範圍時，控制該可調式偏壓單元將該偏壓電壓設定為一初始電壓。