专利名称：电容检测方法
技术领域：
本发明涉及电容检测方法。
背景技术：
触控式装置是一种操控装置，其可检测使用者于一装置上的触碰位置或触碰力度。由于触控式装置(例如一触控式面板)的操控方式相比于一般鼠标和键盘更为直观， 故可提供非传统的电脑使用者一更简单的电脑操作接口。因此，早期的触控式装置多半应用于一般公共场所，如电脑辅助教学终端机、导览装置和自动存取款机等装置，以取代人力的配置。随着科技进步，使用者对于操作直观性的要求也日渐提高，故近期触控式装置也可见应用于移动电话、个人数字助理和掌上型游戏机等移动式电子装置，可见触控式装置应用面的广泛程度。触控式装置的检测方式相当多样，一般可分为电阻式、电容式、声纳式、红外线式、 应变仪式和光学式等。其中，电容式触控式装置根据一物体触碰或靠近该装置时所造成电容上的改变以决定该触碰位置或触碰力度。电容式触控式装置具有许多优点，例如电容式触控式装置只会根据可传导的物体产生反应，例如人的手指。此外，电容式触控式装置相较于电阻式触控式装置反应较敏锐，且反应速度较快。据此，如何检测电容的改变即成为电容式触控式装置的关键。图1显示一现有技术的的电容检测方法。如图1所示，在步骤102，根据一脉冲信号以电流对一待测电容充电， 并进入步骤104。在步骤104，于一固定时间后检查该待测电容的电压，并进入步骤106。在步骤106，根据该待测电容的电压判断该待测电容的变化。图2显示根据图1的电容检测方法，该脉冲信号和该待测电容电压的关系图。如图2所示，当无外在物体碰触电容式触控式装置时，该电容式触控式装置的等效电容，亦即待测电容为C。因此，根据步骤104，在固定时间后，该待测电容可被充电至一参考电压VR。 另一方面，当有外在物体碰触电容式触控式装置时，该外在物体会使该电容式触控式装置的等效电容增加。因此，根据步骤104，在固定时间后，该待测电容只能被充电至VI，其中Vl <VR，而ΔΥ即为两者之差。接着，在步骤106，即可根据该待测电容的电压判断该待测电容的变化，例如判断△ V是否大于一临界值，进而判断是否有一外在物体的存在。然而，图1所示的电容检测方法存在以下所述的缺点。图3显示根据图1的电容检测方法，该脉冲信号和该待测电容电压的另一关系图。如图3所示，若在对该待测电容进行充电的过程中遭遇外在环境噪声干扰，则该待测电容的电压可能会被充电至V2或V3，其 *V2<V1<V3<VR。亦即，对该待测电容和参考电压VR的电压差可能介于八义和AV2 之间，其中AV1 = VR-V3，AV2 = VR-V2。若该待测电容的电压是利用一模数转换器决定其电压值，则此种外在环境噪声干扰将造成模数转换器的电压准位判决错误，而使得最后的电压转换强度发生误差。据此，业界所需要的是一种电容检测方法，其具有噪声抑制效果以避免因外在环境噪声干扰造成电容检测失准的问题，并可同时提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度以改进工艺成品率。

发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电容检测方法，其不再是以分辨不同的电压变化来检测电容变化，而是通过转换成频域与时域的方式来检测电容变化。据此，可通过检测脉冲频宽和数量的变化取代现有技术的检测电压变化，进而达到将现有技术模拟领域的检测转成数字领域来判断。根据本发明的一实施例的电容检测方法，包含下列步骤根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电；计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间；以及根据该充电时间判断该待测电容的变化。根据本发明的另一实施例的电容检测方法，包含下列步骤根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电；计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间；重复该充电、该计算充电时间和该放电的步骤以获得多组充电时间；以及根据所述多组充电时间判断该待测电容的变化。本发明的有益效果在于，本发明的电容检测方法可达到噪声抑制效果和提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度的目的。上文已经概略地叙述本发明的技术特征，以使下文的详细描述得以获得较佳了解。构成本发明的权利要求标的的其它技术特征将描述于下文。本发明所属技术领域技术人员应可了解，下文揭示的概念与特定实施例可作为基础而相当轻易地予以修改或设计其它结构或工艺而实现与本发明相同的目的。本发明所属技术领域技术人员也应可了解，这类等效的建构并无法脱离后附的权利要求所提出的本发明的精神和范围。


图1显示一现有技术的电容检测方法；图2显示根据一现有技术的电容检测方法，其脉冲信号和待测电容电压的关系图；图3显示根据一现有技术的电容检测方法，其脉冲信号和待测电容电压的另一关系图；图4显示本发明的一实施例的电容检测方法的流程图；图5显示根据本发明的一实施例的电容检测方法，其脉冲信号和待测电容电压的关系图；图6显示根据本发明的一实施例的电容检测方法，其脉冲信号和待测电容电压的另一关系图；图7显示根据本发明的一实施例的电容检测方法，其脉冲信号和待测电容电压的再一关系图；图8显示根据本发明的一实施例的电容检测方法，其脉冲信号和待测电容电压的又一关系图；以及图9显示本发明的另一实施例的电容检测方法的流程图。其中，附图标记说明如下
102 --106步骤
402 --406步骤
902 --910步骤
具体实施例方式本发明在此所探讨的方向为一种电容检测方法。为了能彻底地了解本发明，将在下列的描述中提出详尽的步骤。显然地，本发明的施行并未限定于本发明技术领域技术人员所熟习的特殊细节。另一方面，众所周知的步骤并未描述于细节中，以避免造成本发明不必要的限制。本发明的较佳实施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地施行在其他的实施例中，且本发明的保护范围不受限定，其以权利要求为准。本发明所指的触控式装置是指一物体碰触或靠近时可产生电容效应，而使该触控式装置的等效电容变化的各种装置，例如触控式面板，或笔记本电脑上的触摸垫(touch pad)，知名多媒体播放器iPod上的感应圈，或是镀上金属膜的塑胶外壳等装置。图4显示本发明的一实施例的电容检测方法的流程图。如图4所示，在步骤402， 根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电，并进入步骤404。在步骤404，计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间，并进入步骤406。在步骤406，根据该充电时间判断该待测电容的变化。对比现有技术的电容检测方法，本实施例的电容检测方法是以电压，而非电流对该待测电容充电。此外，本实施例的电容检测方法是以时间调制方式比较充电时间，而非于固定时间内比较该待测电容的电压。据此，即可达到噪声抑制效果和提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度的目的。图5显示根据图4的电容检测方法，该脉冲信号和该待测电容电压的关系图，其中该电容检测方法应用于一电容式触控式装置上(例如一电容式触控式面板)。如图5所示， 当无外在物体(例如手指)碰触电容式触控式装置时，该电容式触控式装置的等效电容，亦即待测电容为C。根据步骤404，该待测电容的电压达到一临界电压时(例如参考电压VR) 的充电时间为1\。另一方面，当有外在物体碰触电容式触控式装置时，该外在物体会使该电容式触控式装置的等效电容增加，亦即待测电容增加为C'，其中C' >C。此时，根据步骤 404，该待测电容的容值加大使得充电速度变慢，故该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间增加至T2。接着，在步骤406，根据该充电时间判断该待测电容的变化，其中充电时间的计算即可根据该充电时间内该脉冲信号的脉冲个数决定。如图5所示，在T2时间内的脉冲个数大于在T1时间内的脉冲个数。据此，即可通过计算脉冲个数决定该待测电容的变化，进而判断是否有一外在物体的存在。由于本发明的电容检测方法是利用时间调制的方式，故可根据使用需求调整该临界电压、该脉冲信号的频率或该脉冲信号的宽度，以达到最佳化的目的。例如，可通过降低该临界电压以达到加速本发明的电容检测方法的目的。图6显示根据图4的电容检测方法， 该脉冲信号和该待测电容电压的另一关系图。如图6所示，可将临界电压降低到VI。据此， 即可缩短该待测电容的电压达到临界电压时的充电时间，以加快本发明的电容检测方法。另一方面，可通过调整脉冲信号的频率或该脉冲信号的宽度以达到噪声抑制的目的。图7显示根据图4的电容检测方法，该脉冲信号和该待测电容电压的再一关系图。如图 7所示，若脉冲信号的频率高于外在环境噪声的频率，则该待测电容的充电过程容易受该外在环境噪声的影响而造成电压位准发生变化，进而造成充电时间计算的失准，例如充电时间内可能具有不同的脉冲个数。此时，可降低若该脉冲信号的频率使其低于外在环境噪声的频率，并增加该脉冲信号的宽度。如图7所示，由于脉冲信号的宽度增长，该待测电容即使遭受到外在环境噪声的干扰，仍然保持在充电状态，故在充电时间内仍具有相同脉冲个数。据此，即可有效降低外在环境噪声干扰。同理，亦可通过调整脉冲信号的频率或该脉冲信号的宽度以提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度以改进工艺成品率的目的。图8显示根据图4的电容检测方法，该脉冲信号和该待测电容电压的又一关系图。如图8所示，该待测电容可能会受到工艺的影响或是阻抗的容忍度不足而造成不同的充电曲线，而使得充电时间内可能具有不同脉冲个数。此时，可降低该脉冲信号的频率并增加该脉冲信号的宽度。如图8所示，由于脉冲信号的宽度增长，该待测电容即使具有不同的充电曲线，充电时间内仍将具有相同脉冲个数。据此，即可提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度。此外，若要进一步降低外在环境噪声干扰，可通过重复多次计算过程，以平均掉噪声干扰所带来的影响。图9显示本发明的一实施例的电容检测方法的流程图。如图9所示， 在步骤902，根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电，并进入步骤904。在步骤904，计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间，并进入步骤906。在步骤906，对该待测电容充电进行放电，并进入步骤908。在步骤908，判断是否已达到预定的重复次数。若否， 则回到步骤902，否则进入步骤910。在步骤910，根据该等充电时间判断该待测电容的变化。根据图9的电容检测方法，例如将重复次数设为10次，搭配调整临界电压、脉冲信号的频率及该脉冲信号的宽度，即可达到噪声抑制效果及提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度的目的。综上所述，本发明的电容检测方法以电压对一待测电容充电，并利用时间调制方式比较充电时间，以决定该待测电容的变化，并可依此决定一触控式装置是否被一物体触碰，或该物体已足够靠近该触控式装置而使其等效电容产生变化。据此，本发明的电容检测方法可达到噪声抑制效果和提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度的目的。本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而本领域技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示者，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为以下的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种电容检测方法，包含下列步骤 根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电；计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间；以及根据该充电时间判断该待测电容的变化。
2.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，该充电时间的计算是根据该充电时间内该脉冲信号的脉冲个数。
3.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，能够通过调整该临界电压以调整该充电时间。
4.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，该脉冲信号的频率能够加以调離iF. ο
5.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，该脉冲信号的宽度能够加以调離iF. ο
6.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，所述待测电容为一触控式装置的电容。
7.根据权利要求6所述的电容检测方法，其特征在于，该待测电容的变化由该触控式装置和一外在物体间的电容效应所造成。
8.根据权利要求7所述的电容检测方法，其特征在于，该外来物体为手指。
9.根据权利要求8所述的电容检测方法，其进一步包含下列步骤根据该待测电容的变化的判断结果判断是否该触控式装置被该手指触碰，或该手指已足够靠近该触控式装置。
10.根据权利要求1所述的电容检测方法，其特征在于，该待测电容的变化为该待测电容的等效电容值的改变量。
11.一种电容检测方法，包含下列步骤 根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电；计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间；重复该充电、该计算充电时间和该放电的步骤以获得多组充电时间；以及根据所述多组充电时间判断该待测电容的变化。
12.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，该充电时间的计算是根据该充电时间内该脉冲信号的脉冲个数。
13.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，该充电、该计算充电时间和该放电的步骤的重复次数能够加以调整。
14.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，能够通过调整该临界电压以调整该充电时间。
15.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，该脉冲信号的频率能够加以调整。
16.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，该脉冲信号的宽度能够加以调整。
17.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，所述待测电容为一触控式装置的电容。
18.根据权利要求17所述的电容检测方法，其特征在于，该待测电容的变化由该触控式装置和一外在物体间的电容效应所造成。
19.根据权利要求18所述的电容检测方法，其特征在于，该外来物体为手指。
20.根据权利要求19所述的电容检测方法，其进一步包含下列步骤根据该待测电容的变化的判断结果判断是否该触控式装置被该手指触碰，或该手指已足够靠近该触控式装置。
21.根据权利要求11所述的电容检测方法，其特征在于，该待测电容的变化为该待测电容的等效电容值的改变量。
全文摘要
本发明的电容检测方法，包含下列步骤根据一脉冲信号以电压对一待测电容充电；计算该待测电容的电压达到一临界电压时的充电时间；以及根据该充电时间判断该待测电容的变化。本发明的电容检测方法可达到噪声抑制效果和提升工艺上电容和阻抗的变化容忍度的目的。
文档编号G01R27/26GK102375628SQ20101025473
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者徐钊晖, 陈哲明 申请人:徐钊晖, 陈哲明