壓電鍵感測電路以及用于測試該壓電鍵感測電路的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測試壓電鍵感測電路及其相關的電連接的方法，并且涉及一種具有內(nèi)建的診斷能力的壓電鍵感測電路。
【背景技術】
[0002]用于廚房器具的壓電鍵盤和小鍵盤(keypad)需要被周期地檢查以驗證它們與感測電路的電連接以及壓電鍵與感測電路之間的電路徑在正常地運行。這對于在不需要向設備增加另外的冗余電路的情況下確保所有安全關鍵用戶接口鍵運行正常的能力來說是重要的。
[0003]壓電鍵盤或小鍵盤基于壓電效應的原理。通過按壓小鍵盤上的壓電鍵，形成壓電鍵的壓電元件或陶瓷產(chǎn)生電壓脈沖。使用集成電子器件將該電壓脈沖的信號放大至目前記錄有激勵的轉換的輸出。在未激勵的情況下，壓電元件處于高阻抗狀態(tài)，并且開關具有例如大于1M歐姆的電阻的高電阻。
[0004]另外，壓電元件呈現(xiàn)一個范圍的電容。為了檢測短路情況或開路情況，需要驗證與壓電元件串聯(lián)的電子器件以及壓電元件與這些部件的電路徑的功能性。能夠使用該電容來驗證壓電元件與感測的微控制器之間的所有電子器件和電連接都存在并且在正常地運行。理想地，通過對測試電路使用盡可能多的現(xiàn)有的板上(onboard)電子部件來執(zhí)行測試，而不是增加另外的部件以執(zhí)行測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供一種壓電鍵感測電路以及用于測試該壓電鍵感測電路的方法，克服這種一般類型的現(xiàn)有技術的方法和設備的上述缺點，有效地測試壓電鍵感測電路，并且僅使用現(xiàn)有的板上電子部件。
[0006]鑒于上述和其他目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于測試壓電鍵感測電路的功能性的方法。該方法包括使壓電元件的電容放電。然后，使壓電元件的電容可以在預定時間段期間再充電。在該預定的可重復的時間段期間測量壓電元件的輸出信號，從而得到測量的輸出信號?；谠摐y量的輸出信號來確定壓電鍵感測電路的操作情況。
[0007]該方法通過首先使電容放電然后測量在放電釋放之后的再充電時間期間的信號，使得信號處理器可以檢查在壓電鍵元件內(nèi)呈現(xiàn)的一個范圍的電容。根據(jù)在充電時間期間測量的信號，可以確定壓電鍵及其關聯(lián)的感測電子電路的狀態(tài)，從而確定該壓電鍵正在正常地運行或者該壓電鍵需要修復。另外，壓電元件的充電和放電循環(huán)是容易執(zhí)行的，并且是高度可再現(xiàn)的，因此對壓電元件及其感測電路的測試是高度精確的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的附加模式，通過將壓電元件的端子轉換至例如零伏的低電壓源來使壓電元件的電容放電。然后通過將壓電元件的同一個端子轉換至高阻抗狀態(tài)來對壓電元件的電容充電?？梢酝ㄟ^將壓電元件的端子連接至微處理器的數(shù)字I/o管腳并使數(shù)字I/O管腳的狀態(tài)在低電壓狀態(tài)(OV)和高阻抗狀態(tài)之間切換，來執(zhí)行壓電元件的電容的充電和放電。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個模式，輸出信號在被測量之前由放大器電路放大，從而得到放大的輸出信號。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的另外的模式，測量的輸出信號確定壓電鍵感測電路是否呈現(xiàn)從由短路狀態(tài)、開路狀態(tài)和正常運行狀態(tài)組成的組中選擇的狀態(tài)。
[0011]理想地，提供微控制器內(nèi)的模數(shù)轉換器以用于感測測量的輸出信號以及確定壓電元件的操作情況。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另外的模式，通過具有連接至微控制器的模數(shù)轉換器管腳的輸出的多路復用器傳送放大的輸出信號。
[0013]鑒于上述和其他目的，根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用于測試壓電鍵感測電路的方法。該方法包括對壓電元件的電容充電。然后使壓電元件的電容可以在預定時間段期間放電。在該預定時間期間測量壓電元件的輸出信號，從而得到測量的輸出信號。最后，基于該測量的輸出信號來確定壓電鍵感測電路的操作情況。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的附加模式，通過對壓電元件的端子施加高電壓源(即5伏)來對壓電元件的電容充電。然后通過對壓電元件的該端子施加高阻抗狀態(tài)來使壓電元件的電容放電?？梢酝ㄟ^將壓電元件連接至微處理器的數(shù)字I/O管腳并使數(shù)字I/O管腳的狀態(tài)在數(shù)字高電壓狀態(tài)(即5伏)和高阻抗狀態(tài)之間切換，來執(zhí)行電容的充電和放電。
[0015]鑒于上述和其他目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種壓電鍵感測電路。該壓電鍵感測電路包含具有數(shù)字I/o管腳和模數(shù)轉換器(ADC)管腳的微控制器。提供放大器電路，并且該放大器電路具有耦接至ADC管腳的輸出。壓電元件連接至數(shù)字I/O管腳和放大器電路。微控制器被編程為:經(jīng)由數(shù)字I/O管腳使壓電元件的電容放電；在預定時間段期間經(jīng)由數(shù)字I/O管腳對壓電元件的電容充電；在該預定時間段期間測量壓電元件的輸出信號，從而經(jīng)由ADC管腳得到測量的輸出信號；以及基于該測量的輸出信號來確定壓電鍵感測電路的操作情況。
[0016]被認為是本發(fā)明的特性的其他特征將在所附權利要求書中闡述。
[0017]盡管本發(fā)明在本文中被具體地示出和描述為壓電鍵感測電路和用于測試壓電鍵感測電路的方法，但是，本發(fā)明不意圖限制為所示出的細節(jié)，這是因為可以在不背離本發(fā)明的精神的情況下并且在權利要求的等同的保護范圍內(nèi)在其中進行各種修改和結構變化。
[0018]然而，通過結合附圖閱讀具體實施例的下面的描述，將會最好地理解本發(fā)明的結構和操作方法及其另外的目的和優(yōu)點。
【附圖說明】
[0019]附圖的單個圖是根據(jù)本發(fā)明的具有內(nèi)建的診斷能力的壓電鍵感測電路的框圖。
【具體實施方式】
[0020]現(xiàn)在詳細參考本發(fā)明的單個圖，示出有壓電鍵I及其感測電路10。壓電鍵I由壓電元件形成，該壓電元件具有與其關聯(lián)的固有電容，該固有電容能夠被測試以用于驗證壓電鍵I及其感測電路10的正常操作。在正常操作期間，壓電鍵I連接至電壓源2、放大電路3、多路復用器4以及具有模數(shù)(ADC)轉換器的微處理器5。
[0021]本發(fā)明涉及在不需要向壓電鍵感測電路10增加另外的診斷電路的情況下確定壓電鍵1，壓電鍵感測電路10的構成部分3、4、5以及關聯(lián)的線路的正常運行。測試將驗證部件1、3、4、5之間的電連接，并且具有至少確定壓電鍵感測電路10的開路情況、短路情況或正常運行情況的能力。
[0022]通過在壓電鍵I的一個端子8與微控制器5的數(shù)字輸入/輸出(I/O) 7之間增加信號路徑，具有在壓電鍵I與微控制器5之間的測量信號路徑內(nèi)測試單個點電開路情況和信號點電短路情況的能力。因此，壓電鍵I的感測能力的自診斷能力現(xiàn)在是可能的，并且更具體地，壓電鍵I的信號現(xiàn)在能夠被感測。
[0023]為了測試壓電健感測電路10，將微控制器5的數(shù)字I/O管腳7設定為高阻抗狀態(tài)。該設定使得壓電鍵I內(nèi)的電容能夠正常地充電。在隨后的診斷測試序列(test sequence)中，微控制器5將數(shù)字I/O管腳7設定為處于已知電壓電平的輸出狀態(tài)。例如，在數(shù)字I/O管腳7處存在低電壓電平。由于該低電壓電平，壓電鍵的電容放電。一旦電容放電，則微控制器5然后可以通過將數(shù)字I/O管腳7設置為高阻抗狀態(tài)而被重置。來自壓電鍵I的輸出信號經(jīng)由具有放大器11、反饋電阻器RF和控制電阻器Rl的放大器電路3放大。放大器電