CN111694059A - 静电容量检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不降低检测精度而能够缩短检测所需的时间的静电容量检测装置。其具备：电容器阵列，具有容量彼此不同的多个并联连接的电容器，合成容量会发生变化；检测电容器，串联连接于电容器阵列；开关控制部；检测部，检测根据合成容量和检测电容器的容量而得到的电源的容量分压的电位即中间电位；获取部，获取中间电位与参照电位的大小关系反转的附近的合成容量中的任一个作为第一合成容量和第二合成容量；运算部，基于合成容量分别为第一合成容量和第二合成容量时的中间电位即第一中间电位和第二中间电位运算电容器阵列的推定合成容量；导出部，基于推定合成容量导出检测电容器的容量作为检测容量。

Description

静电容量检测装置

技术领域

本发明涉及静电容量检测装置。

背景技术

以往，作为静电容量检测装置，例如已知有专利文献1所记载的结构。该静电容量检测装置具备：基准容量；与该基准容量连接的检测容量(被测定容量)；将基准容量初始化的第一开关；配置于基准容量与检测容量之间的第二开关；将检测容量初始化的第三开关；以及控制电路。控制电路在基于第一开关的操作对基准容量初始化后，进行多次由第二开关的操作和第三开关的操作构成的开关操作，并且获取基准容量与检测容量之间的电位即中间电位，进而导出与中间电位低于参照电位时的开关操作的操作次数对应的检测次数。以下将该检测次数称为计数值。该计数值与检测容量的容量相关，通过计数值的导出对检测容量的容量进行检测。

专利文献1：日本专利第4356003号公报

发明所要解决的课题

然而，在专利文献1中，通过计数值的导出对检测容量的容量进行检测。因此，由于与1计数量相当的容量为检测分辨率，所以为了提高检测精度，需要增加开关操作的操作次数。例如开关操作的操作次数为数万次的命令。由此，静电容量检测所需的时间增加。

另一方面，当静电容量检测所需的时间增加时，与静电容量检测的电源(第一和第二电位源)重叠的低频噪音、电源自身的变动幅度的增加的影响变得显著，检测精度反而也有可能下降。即，为了提高检测精度而增加开关操作的操作次数，但反而有可能导致检测精度的下降。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种不降低检测精度而能够使检测所需的时间更短的静电容量检测装置。

用于解决课题的技术手段

以下，对用于解决上述课题的技术手段及其作用效果进行记载。

1.一种静电容量检测装置，具备：可变容量电容器；电极，该电极构成静电容量的检测对象；以及控制电路，所述控制电路执行操作处理和检测处理，所述操作处理为，在经由所述可变容量电容器对所述电极施加电压施加装置的电压时，对所述可变容量电容器的静电容量进行操作以将中间电位控制为参照电位，所述中间电位为所述可变容量电容器与所述电极的连接点的电位，所述检测处理为，基于控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量来检测所述检测对象的静电容量

在上述结构中，通过将中间电位控制为参照电位，能够将检测对象的静电容量与可变容量电容器的静电容量之比控制为与参照电位对应的比率。因此，通过作为控制为参照电位时的操作量的可变容量电容器的静电容量和上述比率，能够把握检测对象的静电容量或与其近似的值。因此，根据上述检测处理，能够检测出检测对象的静电容量。而且，一般而言，无需将开关操作次数设为数万次的命令就能够实现通过可变容量电容器的静电容量的操作将中间电位控制为参照电位的操作处理。因此，在上述结构中，与通过上述的计数值的导出来检测静电容量的情况相比，能够缩短检测对象的静电容量的检测所需的时间。

2.根据上述1记载的静电容量检测装置，其中，具备差动放大电路，该差动放大电路被输入所述中间电位和所述参照电位，且该差动放大电路输出所述中间电位与所述参照电位的差分所对应的电压信号，所述检测处理是如下的处理：除了基于控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量，还基于控制为所述参照电位时的所述差动放大电路的输出值来检测所述检测对象的静电容量。

在将中间电位控制为参照电位时，取决于可变容量电容器的静电容量的可变更的最小单位，中间电位与参照电位有可能产生偏差。因此，在仅基于根据参照电位规定的可变容量电容器的静电容量与检测对象的静电容量的比率、和可变容量电容器的静电容量这两者而对检测对象的静电容量进行检测的情况下，检测对象的静电容量的分辨率取决于可变容量电容器的静电容量的可变更的最小单位。因此，在上述结构中，加入差动放大电路的输出值而对检测对象的静电容量进行检测，由此，对应于根据参照电位与中间电位的偏差量，能够将检测对象的静电容量确定到仅根据可变容量电容器的静电容量与上述比率这两者而无法把握的微小的等级。

3.根据上述1或2记载的静电容量检测装置，其中，所述检测处理是如下的处理：基于所述中间电位是隔着所述参照电位的一对值且一对所述中间电位与所述参照电位之差分别为最小时的所述可变容量电容器的静电容量的两个值来检测所述检测对象的静电容量。

在上述结构中，通过可变容量电容器的静电容量的两个值、和根据参照电位而把握的可变容量电容器的静电容量与检测对象的静电容量的比率，来规定隔着检测对象的实际的静电容量的两个静电容量的值。换言之，检测对象的静电容量为两个静电容量的值中的较小值以上且较大值以下。因此，根据上述结构，能够限定检测对象的静电容量。

4.根据上述2记载的静电容量检测装置，其中，所述检测处理是如下的处理：通过基于所述差动放大电路的输出值来校正上位容量值，从而检测所述检测对象的静电容量，所述上位容量值是根据控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量和所述参照电位而把握的所述检测对象的静电容量，并且，所述检测处理是如下的处理：即使所述差动放大电路的输出值相同，控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量较大的情况与较小的情况相比也增大基于所述输出值而得到的校正量的大小。

将中间电位与参照电位的差控制为极力降低的阶段中的中间电位与参照电位的差的大小可视为与此时的可变容量电容器的静电容量成反比例。因此，即使中间电位与参照电位的差相同，仅根据可变容量电容器的静电容量和参照电位而能把握的检测对象的静电容量与检测对象的实际的静电容量的差的大小根据可变容量电容器的静电容量而变动。即，即使中间电位与参照电位的差的大小相同，可变容量电容器的静电容量较大的情况与较小的情况相比，仅根据可变容量电容器的静电容量和参照电位这两者所能把握的检测对象的静电容量与检测对象的实际的静电容量的差变大。因此，在上述结构中，可变容量电容器的静电容量较大的情况与较小的情况相比增大校正量的大小，由此能够抑制因可变容量电容器的静电容量的大小而引起的检测对象的静电容量的检测误差。

5.根据上述2～4中任一项记载的静电容量检测装置，其中，所述控制电路反复执行所述检测处理，在由所述检测处理检测的所述检测对象的静电容量发生变化的情况下，执行输出表示发生了变化的信号的输出处理。

在上述结构中，在检测对象的静电容量发生变化的情况下，能够向外部通知发生了变化。

6.根据上述5记载的静电容量检测装置，其中，具备：第一放电路径，该第一放电路径使所述可变容量电容器放电；第一放电用开闭器，该第一放电用开闭器对所述第一放电路径进行开闭；第二放电路径，该第二放电路径使所述电极放电；以及第二放电用开闭器，该第二放电用开闭器对所述第二放电路径进行开闭，所述控制电路将所述第一放电用开闭器和所述第二放电用开闭器设为闭状态而执行使所述可变容量电容器和所述电极放电的放电处理，所述控制电路在所述放电处理之后将所述第一放电用开闭器和所述第二放电用开闭器设为开状态，在通过所述电压施加装置经由所述可变容量电容器对所述电极施加电压时执行所述检测处理，所述控制电路在将所述中间电位暂时控制为所述参照电位之后以固定了所述可变容量电容器的静电容量的状态反复执行所述检测处理。

每当通过操作处理来操作可变容量电容器的静电容量时，各配线等的寄生电容有可能发生变化。因此，每当执行检测处理时，在其之前执行操作处理的情况下，虽然检测对象的静电容量实际上未发生变化，但是，由检测处理检测的静电容量有可能因上述寄生电容的变化而发生变化。因此，在上述结构中，在将中间电位控制为参照电位之后以固定了可变容量电容器的静电容量的状态反复执行检测处理，从而能够抑制将因可变容量电容器的静电容量的操作而引起的寄生电容的变化误检测为检测对象的静电容量的变化。

7.根据上述6所记载的静电容量检测装置，其中，还具备差动放大电路，该差动放大电路被输入所述中间电位和所述参照电位，且该差动放大电路输出所述中间电位与所述参照电位的差分所对应的电压信号，所述输出处理包含如下的处理：在比用于输出表示规定的对象物与所述电极接近的信号的所述差动放大电路的输出值的采样周期短的采样周期中的、所述差动放大电路的输出值的变化量的大小大于规定量的情况下，输出表示该静电容量检测装置有异常的信号。

例如在电极接地而成为以某电阻值导通状态的情况下，产生异常泄漏电流，差动放大电路的输出值的极短的采样周期中的变化量的大小变大。相对于此，在没有泄漏电流的情况下，差动放大电路的输出值的极短的采样周期中的变化量的大小成为噪音的影响程度极小的量。因此，在上述结构中，在比差动放大电路的输出值的采样周期短的采样周期中的所述差动放大电路的输出值的变化量的大小大于规定量的情况下，输出表示有异常的信号，从而能够向外部通知异常。

8.根据上述1～7中任一项记载的静电容量检测装置，其中，所述可变容量电容器并联连接有多个串联连接体，该串联连接体是电容器与开关的串联连接体，所述可变容量电容器通过所述开关的打开/关闭操作将静电容量设为可变，多个所述串联连接体之间，相应的电容器的静电容量彼此不同。

发明效果

本发明具有不降低检测精度而能够缩短检测所需的时间的效果。

附图说明

图1是对于静电容量检测装置的第一实施方式而言表示其电气结构的电路图。

图2是对于第一实施方式的静电容量检测装置而言表示其电容器阵列的电路图。

图3是对于第一实施方式的静电容量检测装置而言说明推定合成容量的运算方式的图表。

图4是对于第一实施方式的静电容量检测装置而言表示检测容量的导出方式的流程图。

图5是对于第二实施方式而言表示其电气结构的电路图。

图6是表示第二实施方式的控制电路执行的处理的顺序的流程图。

图7是表示第二实施方式的上位容量与下位容量的关系的图。

图8是表示第二实施方式的检测容量和中间电位的变化相对于检测容量的变化的比率的图。

图9是表示第三实施方式的控制电路执行的处理的顺序的流程图。

图10是表示与异常的有无对应的中间电位的推移例的时序图。

符号说明

ΔV···差分电压、C0～C7···容量、Cs···合成容量、Cx···检测容量、Cs1···第一合成容量、Cs2···第二合成容量、Cse···推定合成容量、Vref···参照电位、Vout···中间电位、Vout1···第一中间电位、Vout2···第二中间电位、11···电容器阵列、12···检测电容器、13···第一开关、14···第二开关、15···第三开关、16···差动放大电路(放大部)、17···AD转换电路(AD转换部)、18···控制电路、18a···检测部、18b···开关控制部、18c···获取部、18d···运算部、18e···导出部、21···容量部、22···电容器、23···开关。

具体实施方式

＜第一实施方式＞

以下，对静电容量检测装置的第一实施方式进行说明。

如图1所示，静电容量检测装置具备：电容器阵列11、容量的检测对象即检测电容器12、第一开关13、第二开关14、第三开关15、作为放大部的差动放大电路16、作为AD转换部的AD转换电路17、以及控制电路18。

电容器阵列11具有可变的合成容量Cs。即，如图2所示，电容器阵列11通过并联连接多个(例如八个)容量部21而构成，该容量部21具有串联连接的电容器22以及开关23。这些多个电容器22的容量设定为彼此不同。具体而言，将容量最小的电容器22的容量以C0表示时，所有的电容器22的容量C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7设定为满足下式(1)。

Cn＝C0×2＾n、n＝0～7···(1)

另外，与容量为Cn的电容器22连接的开关23能够根据由控制电路18设定的电容器阵列11的控制值bn(n＝0～7)来切换接通状态和断开状态(电极间没有电位差、不作为容量发挥功能的状态)。即，开关23在控制值bn为“1”时成为接通状态，在控制值bn为“0”时成为断开状态。

因此，电容器阵列11的合成容量Cs根据控制值bn(n＝0～7)而由下式(2)表示。

Cs＝b0·C0+b1·C1+···+b7·C7···(2)

即，合成容量Cs以容量C0为最小单位(LSB)根据控制值bn(“1”或“0”)而变化。

此外，电容器阵列11配置成，例如即使周围环境变化、各电容器22的容量C0～C7也不会变动。

如图1所示，检测电容器12具有包含由其自身的容量、周围环境所决定的浮游容量等的容量(以下，有时也将检测电容器12的容量表示为“检测容量Cx”)。

电容器阵列11和检测电容器12以串联连接而连接于电源(V1)。即，电容器阵列11的一端与作为电源的高侧电位V1电连接，另一端经由第二开关14与检测电容器12的一端电连接。并且，检测电容器12的另一端与作为电源的低侧电位V2(＜V1)电连接。低侧电位V2例如设定为与大地等电位(＝0)。

第一开关13将电容器阵列11初始化(将蓄积于电容器的电荷放电)。具体而言，第一开关13连接于电容器阵列11(多个容量部21)的两端子间、即并联连接，伴随着向接通状态和断开状态的切换而将电容器阵列11的两端子间分别连接和切断。更严密而言，例如在多个容量部21的所有开关23处于接通状态时，第一开关13伴随着向接通状态的切换而将多个容量部21的所有电容器22的两端子间连接/初始化(将蓄积于电容器的电荷放电)。第二开关14与电容器阵列11以及检测电容器12间电连接，伴随着向接通状态和断开状态的切换而将电容器阵列11以及检测电容器12间分别连接和切断。第三开关15将检测电容器12初始化(将蓄积于电容器的电荷放电)。具体而言，第三开关15连接于检测电容器12的两端子间、即并联连接，伴随着向接通状态和断开状态的切换而将检测电容器12的两端子间分别连接和切断。

差动放大电路16在其正极输入端子+连接有电容器阵列11和检测电容器12的连接点N1。在差动放大电路16的负极输入端子－经由放大电路19连接有串联连接于电源的一对电阻R的连接点N2。差动放大电路16输入连接点N1处的电位即中间电位Vout和通过一对电阻R将电源一分为二后的参照电位Vref(＝V1/2)，并将它们的差分电压ΔV(＝Vout－Vref)放大并输出。

此外，中间电位Vout是根据电容器阵列11的合成容量Cs和检测电容器12的检测容量Cx而得到的电源的容量分压的电位，由下式(3)表示。

Vout＝V1/(1+Cx/Cs)···(3)

即，中间电位Vout与检测容量Cx相对于合成容量Cs的比(＝Cx/Cs)成反比例。

差分电压ΔV由下式(4)表示。

ΔV＝Vout－Vref＝V1/(1+Cx/Cs)－V1/2···(4)

因此，在合成容量Cs与检测容量Cx一致时(Cx/Cs＝1)，中间电位Vout与参照电位Vref一致，差分电压ΔV为零。

此外，差分电压ΔV的极性在检测容量Cx比合成容量Cs大时为负，在检测容量Cx比合成容量Cs小时为正。因此，在根据控制值bn(n＝0～7)而使电容器阵列11的合成容量Cs变化时，差动放大电路16也可以视为判定合成容量Cs与检测容量Cx的大小关系的比较器。

AD转换电路17例如带有10比特的代码，将由差动放大电路16放大后的差分电压ΔV进行AD转换并输出至控制电路18。此外，根据式(4)可以明确，当合成容量Cs与检测容量Cx的偏差小时(Cx/Cs≒1)，差分电压ΔV近似于零，但是，当合成容量Cs与检测容量Cx的偏差大时，差分电压ΔV为绝对值大的正数或负数。

因此，优选为，在AD转换电路17的AD转换的最小单位(LSB)为恒定的情况下，差动放大电路16构成为能够与差分电压ΔV的绝对值对应地变更放大率。在这种情况下，差动放大电路16例如像根据控制值bn(n＝0～7)而使电容器阵列11的合成容量Cs变化的情况那样在差分电压ΔV的绝对值超过规定值的情况下以设定为相对较小的放大率对差分电压ΔV进行放大。另一方面，差动放大电路16在差分电压ΔV的绝对值低于规定值的情况下以设定为相对较大的放大率对差分电压ΔV进行放大。由此，AD转换电路17能够以与差分电压ΔV的绝对值对应地进行实质变更的最小单位进行AD转换。

或者，也可以是，AD转换电路17例如像根据控制值bn(n＝0～7)而使电容器阵列11的合成容量Cs变化的情况那样在差分电压ΔV的绝对值超过规定值的情况下输出表示该情况的一定的数值，并且在差分电压ΔV的绝对值低于规定值的情况下输出表示该差分电压ΔV数值。

或者，AD转换电路17也可以以能够与差分电压ΔV的绝对值对应地变更AD转换的最小单位(LSB)的方式由多个单元或多个信道构成。在这种情况下，AD转换电路17例如像根据控制值bn(n＝0～7)而使电容器阵列11的合成容量Cs变化的情况那样在差分电压ΔV的绝对值超过规定值的情况下输出以设定得相对较大的最小单位进行AD转换后的数值。另一方面，AD转换电路17在差分电压ΔV的绝对值低于规定值的情况下输出以设定得相对较小的最小单位进行AD转换后的数值。

总之，AD转换电路17在差分电压ΔV的绝对值低于规定值时、即中间电位Vout接近参照电位Vref时，以比与相当于合成容量Cs的分辨率的变化相伴的中间电位Vout的电压变动小的最小单位进行AD转换即可。

控制电路18例如以MCU(个人电脑)为主体而构成，对第一开关13、第二开关14以及第三开关15进行驱动控制，以产生根据合成容量Cs和检测容量Cx而得到的电源的容量分压的电位即中间电位Vout。具体而言，控制电路18进行以下那样的处理A。

1.将第一开关13和第三开关15都设为接通状态、将第二开关14设为断开状态，通过电容器阵列11和检测电容器12各自的端子间的短路而使电荷放电。即，将电容器阵列11和检测电容器12各自初始化。

2.将第一开关13和第三开关15都设为断开状态、将第二开关14设为接通状态，将电容器阵列11和检测电容器12串联连接。并且，在连接点N1产生中间电位Vout。

3.输入由差动放大电路16放大并由AD转换电路17进行AD转换后的差分电压ΔV(＝Vout－V1/2)并检测该差分电压ΔV。

即，作为检测部18a的控制电路18检测与中间电位Vout相关的差分电压ΔV。

另外，作为开关控制部18b的控制电路18设定控制值bn(n＝0～7)，并且对多个开关23进行驱动控制，以使电容器阵列11的多个电容器22根据该控制值bn(n＝0～7)而选择性地切换为接通状态和断开状态。此时，根据控制值bn(n＝0～7)而使电容器阵列11的合成容量Cs变化的情况如以上所述。并且，控制电路18在根据控制值bn(n＝0～7)而使电容器阵列11的合成容量Cs变化时，将基于由AD转换电路17进行AD转换后的差分电压ΔV的极性而决定的控制值bn存储于其内置的存储器。

即，控制电路18为了获取近似于检测电容器12的检测容量Cx的合成容量Cs，使用所谓的二分搜索的方法。具体而言，控制电路18进行以下那样的处理B。

1.将电容器阵列11的控制值bn的最上位比特即控制值b7设定为“1”，将其他的所有下位比特即控制值b6～b0设定为“0”。即，将设定值设为“1000_0000”。

2.按照前述的处理A输入差分电压ΔV(＝Vout－V1/2)。

3.根据差分电压ΔV的极性而将控制值b7决定为“1”或“0”。并且，将控制值b7的决定值a存储于其内置的存储器。即，在差分电压ΔV的极性为负的情况下，合成容量Cs(＝C7)比检测容量Cx小，因此，将控制值b7的决定值a设为“1”。另一方面，在差分电压ΔV的极性为正的情况下，合成容量Cs(＝C7)比检测容量Cx大，因此，将控制值b7的决定值a设为“0”。

4.同样地将接下来的比特即控制值b6设定为“1”，将其他的所有下位比特即控制值b5～b0设定为“0”。即，将设定值设为“a100_0000”。

5.按照前述的处理A输入差分电压ΔV(＝Vout－V1/2)。

6.根据差分电压ΔV的极性而将该控制值b6决定为“1”或“0”。并且，将该控制值b6的决定值b存储于其内置的存储器。

7.反复同样地进行4～6の处理，将接下来的比特即控制值b5～b0决定为“1”或“0”，并且将它们的决定值c～h存储于其内置的存储器。

通过以上，控制电路18获取由设定值“abcd_efgh”表示的合成容量Cs(以下，也称为“第一合成容量Cs1”)。

Cs1＝a·C7+b·C6+···+h·C0···(5)

该第一合成容量Cs1是比最近似于检测容量Cx的该检测容量Cx小的合成容量Cs。同时，控制电路18通过将最小的容量C0与第一合成容量Cs1相加而获取比最近似于检测容量Cx的该检测容量Cx大的合成容量Cs(以下，也称为“第二合成容量Cs2”)。

Cs2＝Cs1+C0···(6)

即，作为获取部18c的控制电路18获取中间电位Vout与预先设定的参照电位Vref(＝V1/2)的大小关系反转的相邻的两个合成容量Cs来作为第一合成容量Cs1和第二合成容量Cs2。

而且，作为检测部18a的控制电路18使控制值b7～b0与设定值“abcd_efgh”一致并使电容器阵列11的合成容量Cs与第一合成容量Cs1一致，仿照前述的处理A来检测与此时的中间电位Vout(以下，也称为“第一中间电位Vout1”)相关的差分电压ΔV(以下，也称为“第一差分电压ΔV1”)。同样地，作为检测部18a的控制电路18使控制值b7～b0与设定值“abcd_efgh+0000_0001”一致并使电容器阵列11的合成容量Cs与第二合成容量Cs2一致，仿照前述的处理A检测与此时的中间电位Vout(以下，也称为“第二中间电位Vout2”)相关的差分电压ΔV(以下，也称为“第二差分电压ΔV2”)。

并且，作为运算部18d的控制电路18基于第一差分电压ΔV1和第二差分电压ΔV2来运算中间电位Vout与参照电位Vref一致时的电容器阵列11的推定合成容量Cse。

即，如图3所示，当中间电位Vout在第一合成容量Cs1与第二合成容量Cs2之间相对于合成容量Cs近似为有比例关系时，通过使第一合成容量Cs1以及推定合成容量Cse之间的倾斜度与推定合成容量Cse以及第二合成容量Cs2之间的倾斜度一致，而下式(7)成立。

ΔV1/(Cse－Cs1)＝ΔV2/(Cs2－Cse)

Cse＝(ΔV1·Cs2+ΔV2·Cs1)/(ΔV1+ΔV2)···(7)

中间电位Vout与参照电位Vref一致的电容器阵列11的推定合成容量Cse如已述那样与检测电容器12的容量一致。作为导出部18e的控制电路18将此时的推定合成容量Cse导出为检测电容器12的检测容量Cx。

此外，根据式(7)可以明确，推定合成容量Cse通过差分电压ΔV而被运算出，因此，即使不检测中间电位Vout自身也不会对其运算带来障碍。另外，差分电压ΔV共同存在于分子和分母，从而被处理为无量纲数。因此，即使差分电压ΔV通过差动放大电路16而被以任意的放大率放大或由AD转换电路17进行AD转换等，基本上推定合成容量Cse的运算结果是不变的。如已述那样，当中间电位Vout接近参照电位Vref时，差分电压ΔV的数值由比与相当于合成容量Cs的分辨率的变化相伴的中间电位Vout的电压变动小的最小单位来表示，检测容量Cx被以比合成容量Cs的分辨率高的高精度导出。

接下来，对基于控制电路18的检测容量Cx的导出方式进行总括说明。例如通过定时中断而反复执行该处理。

如图4所示，当处理转移至该程序时，在步骤S1中，控制电路18通过前述的处理A、B使电容器阵列11的合成容量Cs变化，并检测伴随于此而变化的中间电位Vout、更严密而言检测差分电压ΔV。

接下来，在步骤S2中，控制电路18获取中间电位Vout与参照电位Vref的大小关系反转的附近的合成容量Cs中的任一个来作为第一合成容量Cs1和第二合成容量Cs2。

接下来，在步骤S3中，控制电路18基于合成容量Cs分别为第一合成容量Cs1和第二合成容量Cs2时的中间电位Vout即第一中间电位Vout1和第二中间电位Vout2、更严密而言基于第一差分电压ΔV1和第二差分电压ΔV2，来运算中间电位Vout与参照电位Vref一致时的电容器阵列11的推定合成容量Cse。

然后，在步骤S4中，控制电路18基于推定合成容量Cse导出检测电容器12的容量来作为检测容量Cx，结束处理。即，控制电路18使检测容量Cx与推定合成容量Cse一致。

对本实施方式的作用以及效果进行说明。

(1)在本实施方式中，通过获取部18c，获取中间电位Vout与参照电位Vref一致时的电容器阵列11的容量附近的第一合成容量Cs1和第二合成容量Cs2。并且，通过运算部18d，基于第一中间电位Vout1和第二中间电位Vout2来运算推定合成容量Cse。并且，通过导出部18e，基于中间电位Vout与参照电位Vref一致，从而导出检测容量Cx，该中间电位Vout为根据推定合成容量Cse和检测电容器12的容量而得到的电源的容量分压的电位。

合成容量Cs通过基于开关控制部18b对多个电容器22的选择性的接通状态和断开状态的切换、即通过基于二分搜索的容量变更以及电位比较，能够迅速地向第一合成容量Cs1或第二合成容量Cs2收敛。例如八个电容器22的选择性的接通状态和断开状态的切换次数为十几次命令。因此，能够进一步缩短检测电容器12的容量的检测所需的时间。此外，检测容量Cx以中间电位Vout与参照电位Vref一致的方式被导出，从而能够以电容器阵列11的容量的分辨率、即比容量C0高的精度对检测电容器12的容量进行检测，该中间电位Vout为与推定合成容量Cse的电源的容量分压的电位。

(2)在本实施方式中，检测部18a检测中间电位Vout与参照电位Vref的差分电压ΔV即可，因此，例如与中间电位Vout的全部范围相比能够进一步缩短所要检测的范围，也不需要昂贵且电路规模较大的高分辨率ADC，因此能够消减成本。另外，由于基于中间电位Vout与参照电位Vref的差分电压ΔV就能够运算推定合成容量Cse，因此能够进一步减轻其运算负荷。

(3)在本实施方式中，通过差动放大电路16将中间电位Vout与参照电位Vref的差分电压ΔV放大，从而即使该差分电压ΔV很微小也能够使其更显著，进而能够进一步提高SN比。特别是，若差动放大电路16的特性为完全差动，则能够消除同相噪音。另外，若与差分电压ΔV的绝对值对应地变更差动放大电路16的放大率，则即使AD转换的最小单位(LSB)为恒定的AD转换电路17也能够对该最小单位进行实质性变更。因此，能够采用简单的结构的AD转换电路17，进而能够消减成本。

(4)在本实施方式中，由于AD转换电路17使中间电位Vout与参照电位Vref的差分电压ΔV被进行AD转换，从而能够以数值处理该差分电压ΔV，能够实现更加顺畅的运算处理。

(5)在本实施方式中，由于能够进一步缩短检测电容器12的容量的检测所需的时间，与之相应地，能够延长电路停止时间，作为装置整体能够实现进一步的低消耗电流化。或者，由于能够进一步缩短检测电容器12的容量的检测所需的时间，从而能够难以受到与电源(高侧电位V1等)重叠的低频噪音、电源自身的变动幅度的增加的影响，进而能够进一步提高检测精度。

(6)在本实施方式中，由于能够进一步缩短检测电容器12的容量的检测所需的时间，从而例如能够进一步增加恒定时间内的检测次数。因此，通过进行对在恒定时间内检测出的检测电容器12的容量进行平均等的滤波处理，能够更高精度地对检测电容器12的容量进行检测。

(7)在本实施方式中，多个电容器22的容量Cn(n＝0～7)为2的取幂的关系，从而能够通过二分搜索以最短的时间获取第一合成容量Cs1和第二合成容量Cs2。

＜第二实施方式＞

以下，对于第二实施方式，参照附图以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。

图5表示本实施方式的静电容量检测装置30。此外，在图5中，方便起见，对于与图1所示的部件对应的部件，标注相同的符号。

本实施方式的静电容量检测装置30是搭载于车辆并对人接近了车辆的规定部位的情况进行检测的接近检测传感器。具体而言，例如是检测人的脚触碰到车辆的后部、或者在人的手在车辆的滑动门附近进行了描摹动作的情况下对此情况进行检测的传感器等。当通过该接近检测传感器来检测对象物体即人的规定部位接近了时，通过进行车辆的开闭部的开闭控制的电子控制装置(以下，称作ECU)，开闭部被自动打开。

如图5所示，在静电容量检测装置30连接有电池40，电池40的电压通过稳压器31而降压，并设为上述高侧电位V1。另外，如图5所示，在连接点N1经由滤波电路32连接有电极34。电极34与静电容量检测装置30的外部部件一起构成作为静电容量的检测对象的假想的电容器即检测电容器12。

另外，如图5所示，差动放大电路16具备运算放大器16a，运算放大器16a的负极输入端子－经由电阻体16b和放大电路19a连接于连接点N1，并且经由电阻体16c连接于输出端子。此处，放大电路19a与放大电路19为相同规格。另外，运算放大器16a的正极输入端子+经由电阻体16d而被接地，并且经由电阻体16e连接于放大电路19。

在本实施方式中，电阻体16b和电阻体16e具有彼此相等的电阻值R1，电阻体16c和电阻体16d具有彼此相等的电阻值R2。在这种情况下，差动放大电路16的输出为下式(8)。

(R2/R1)·(Vref－Vout)···(8)

在本实施方式中，以(R2/R1)成为“Vadin/(8·C0·Rref)”的方式设定电阻值R1、R2。此处，使用了AD转换电路17的输入电压范围Vadin和基准感度比Rref。基准感度比Rref表示在合成容量Cs为标准容量值CStyp时检测容量Cx略微变化了的情况下中间电位Vout的变化量相对于该检测容量Cx的变化量的比。即，若以检测容量Cx对上述的式(3)进行微分，则成为以下的式(9)。

[－V1/{1+(Cx/Cs)＾2}]·(1/Cs)···(9)

此处，将标准容量值CStyp分别代入至合成容量Cs和检测容量Cx后的值为基准感度比Rref。在这种情况下，在通过上述的二分搜索而规定的合成容量Cs与标准容量值CStyp相等的情况下，当差动放大电路16的输出值以AD转换电路17的输入电压范围Vadin进行变化时，检测容量Cx的变化量为“8·C0”。

此外，本实施方式的控制电路18由ASIC(application specific integratedcircuit：应用型专用集成电路)等专用的硬件电路构成。顺便提及，在本实施方式中，通过上述的ECU被起动，电池40的电压因稳压器31而被降压从而被输出至控制电路18等。另外，控制电路18经由通信线50而连接于上述的ECU。

图6表示控制电路18执行的处理的顺序。图6所示的处理通过控制电路18而以规定周期反复被执行。此外，以下，通过在前头附带“S”的数字来表示各处理的步骤编号。

在图6所示的一系列的处理中，控制电路18首先判定确定标志F是否为“1”(S10)。通过二分搜索规定控制值b0～b7，在确定有与控制值b0～b7对应的基准容量控制值CScnt的情况下，确定标志F为“1”，不是这种情况时，确定标志F为“0”。伴随着上述ECU起动，在静电容量检测装置30起动的时间点，确定标志F为“0”。即，在该时间点，基准容量控制值CScnt被初始化。

控制电路18在确定标志F为“0”的情况下(S10：否)执行二分搜索处理(S12)，通过确定控制值b0～b7各自的决定值a～h，来确定基准容量控制值CScnt(S14)。换言之，将中间电位Vout反馈控制为参照电位Vref，基于中间电位Vout非常接近参照电位Vref的时间点的控制值b0～b7来确定基准容量控制值CScnt。基准容量控制值CScnt的最上位比特为a，最下位比特为h。

本实施方式中的二分搜索处理基本上与上述の1～7的处理相同，但是，如以下所述，在求出控制值b7～b0各自的决定值之前执行放电处理。即，首先，控制电路18将第一开关13和第三开关15都设为接通状态且将第二开关14设为断开状态，在执行了电容器阵列11和电极34的放电处理之后，将第一开关13和第三开关15都设为断开状态且将第二开关14设为接通状态，将电容器阵列11和电极34串联连接。并且，控制电路18以最上位比特的控制值b7为操作量将中间电位Vout反馈控制为参照电位Vref。接下来，控制电路18在再次执行了放电处理之后，在将电容器阵列11和电极34串联连接的状态下，以控制值b6为操作量，将中间电位Vout反馈控制为参照电位Vref。以后，在以控制值b0为操作量将中间电位Vout反馈控制为参照电位Vref之前，每当变更操作量时，重复进行放电处理、以及将电容器阵列11和电极34串联连接的处理。

接着，控制电路18通过在基准容量控制值CScnt上乘以容量权重系数CScef，将电容器阵列11的最小的容量C0转换为本实施方式中的检测容量Cx的最小单位的2的七次方倍的值(S16)。这是由于，在本实施方式中，AD转换电路17的输出为10比特，通过差动放大电路16的增益的设定，以10比特来表示“8·C0”。即，在本实施方式中，如图7所示，将基于AD转换电路17的最小单位即“C0”的2的七次方分之一设为b0，将其二倍设为b1等，由此，基准容量控制值CScnt的最下位比特相当于b7。因此，为了将基准容量控制值CScnt的最下位比特设为AD转换电路17的最小单位的2的7次方倍的值，要乘以容量权重系数CScef。

返回图6，控制电路18通过基准容量控制值CScnt除以标准容量值CStyp来计算感度比CSratio(S18)。然后，控制电路18将“1”代入到确定标志F(S20)。

另一方面，控制电路18在判定为确定标志F为“1”的情况下(S10：是)，将第一开关13和第三开关15都设为接通状态且将第二开关14设为断开状态，执行电容器阵列11和电极34的放电处理(S22)。接着，控制电路18将第一开关13和第三开关15都设为断开状态且将第二开关14设为接通状态，将电容器阵列11和电极34串联连接(S24)。然后，控制电路18获取差动放大电路16的输出电压即差分电压ΔV(S26)。接下来，控制电路18将在感度比CSratio上乘以差分电压ΔV而得到的值代入到下位容量值Cxf(S28)。这是将差分电压ΔV换算成合成容量Cs为标准容量值CStyp时的值的处理。即，根据上述的式(9)可知，中间电位Vout相对于检测容量Cx的变化的变化量因检测容量Cx的大小而变化。

图8基于上述的式(9)而表示中间电位Vout相对于检测容量Cx的变化的变化即感度与检测容量Cx的大小的关系。此外，图8所示的关系是在上述的式(9)中合成容量Cs与检测容量Cx相等情况下的关系。这反映了S12的处理结束时的时间点的状态。即，在S12的处理结束的时间点，合成容量Cs为非常接近检测容量Cx的值，因此视为它们彼此相等。如图8所示，从S12的处理结束的时间点起检测容量Cx发生了变化的情况下的中间电位Vout的变化量取决于S12的处理结束的时间点的检测容量Cx。这可视为，从S12的处理结束的时间点起检测容量Cx发生了变化的情况下的中间电位Vout的变化量取决于S12的处理结束的时间点的合成容量Cs。因此，可视为，在S12的处理结束后，因检测容量Cx变化规定量而导致的差分电压ΔV的变化取决于S12的处理结束的时间点的合成容量Cs。

因此，在本实施方式中，为了将差分电压ΔV换算为S12的处理结束的时间点的合成容量Cs为标准容量值CStyp时的值，要在差分电压ΔV上乘以感度比CSratio。

然后，控制电路18将上位容量值Cxc与下位容量值Cxf之和代入到检测容量Cx(n)(S30)。此处，变量“n”表示反复执行图6的处理时的本次的采样值。

接下来，控制电路18判定本次计算出的检测容量Cx(n)减去前次计算出的检测容量Cx(n－1)而得到的值是否为规定量ΔCth以上(S32)。该处理时判定人的特定部位是否接近了电极34的处理。控制电路18鉴于特定部位接近电极34时检测容量Cx増加，在增加规定量ΔCth以上的情况下(S32：是)，判定为特定部位接近，将“1”代入到接触感知标志(S34)。相对于此，控制电路18在检测容量Cx的增加量小于规定量ΔCth的情况下(S32：否)将“0”代入到接触感知标志(S36)。然后，控制电路18将接触感知标志的值经由通信线50输出至ECU(S38)。

控制电路18在S38的处理结束的情况下更新变量n(S40)。此外，控制电路18在S20、S40的处理结束的情况下暂时结束图6所示的一系列的处理。

这样一来，根据本实施方式，通过由感度比CSratio来校正差分电压ΔV，从而，即使检测容量Cx相对于合成容量Cs的差相同，也能够通过S16的处理结束的时间点的合成容量Cs来对差分电压ΔV不同的情况进行补偿。即，根据上述的式(9)，S12的处理结束的时间点的合成容量Cs较大的情况与较小的情况相比，检测容量Cx变化时的中间电位Vout的变化量的大小、即绝对值变小。另一方面，感度比CSratio是合成容量Cs较大的情况与较小情况相比变大的参数。因此，即使差分电压ΔV的大小相同，合成容量Cs较大的情况与较小的情况相比，也将下位容量值Cxf的大小、即绝对值设为较大的值。因此，能够抑制检测容量Cx根据S12的处理结束的时间点的合成容量Cs的大小而变化时的中间电位Vout的变化量的大小发生变动，进而能够高精度地计算检测容量Cx。

根据以上说明的本实施方式，还起到以下的作用效果。

(8)每当操作电容器阵列11的开关23时，各配线等的寄生电容有可能变化。因此，每当更新检测容量Cx时，在此之前执行S12的处理的情况下，虽然检测对象的静电容量实际上未发生变化，但由S30的处理计算出的检测容量Cx却有可能因上述寄生电容的变化而发生变化。相对于此，在本实施方式中，当S12的处理结束时，在固定了基准容量控制值CScnt的状态下，通过监视检测容量Cx的变化，能够抑制将寄生电容的变化误检测为检测对象的静电容量的变化。

(9)在二分搜索处理中，将控制值b0～b7各自逐个地设为操作量，在每次进行再次放电处理之后，执行了将电容器阵列11和电极34串联连接的处理。由此，即使在检测电容器12产生泄漏电流的情况下，也能够极力减小上位容量值Cxc与检测电容器12的实际的静电容量之差。

＜第三实施方式＞

以下，对于第三实施方式，参照附图并以与第一实施方式的不同点为中心进行说明。

图9表示控制电路18执行的处理的顺序。图9所示的处理由控制电路18以规定周期反复执行。此外，在图9中，方便起见，对于与图6所示的处理对应的处理，标注相同的步骤编号。

在图9所示的一系列的处理中，当S28的处理结束时，控制电路18将由S26的处理获取的差分电压ΔV代入到差分电压ΔVa(S50)。然后，控制电路18待机直至经过规定时间T1(S52：否)。此处，规定时间T1设定为比图9的处理的重复的周期短的时间间隔。并且，当经过规定时间T1时(S52：是)，控制电路18再次获取差分电压ΔV(S54)，将其代入到差分电压ΔVb(S56)，并进入到S30的处理。

另外，控制电路18在S34、S36的处理结束后，判定差分电压ΔVa与差分电压ΔVb的差的绝对值是否为规定量ΔVth以上(S58)。此处，规定量ΔVth根据例如由于电极34通过导体等、电阻值低的部件成为接地而电导通状态等，从而产生异常的泄漏电流并无法发挥作为接近检测传感器的功能的状况下的检测容量Cx的变化速度而设定。控制电路18在判定为规定量ΔVth以上的情况下(S58：是)将“1”代入到异常通知标志(S60)，另一方面，在判定为不足规定量ΔVth的情况下(S58：否)将“0”代入到异常通知标志(S62)。然后，控制电路18在S60、S62的处理结束的情况下将接触感知标志和异常通知标志各自的值经由通信线50输出至ECU(S38a)。此处，ECU在异常通知标志为“1”的情况下将接触感知标志的值设为无效，执行向外部告知有异常的告知处理等。

控制电路18在S38a的处理结束的情况下执行S40的处理。此外，控制电路18在S20、S40的处理结束的情况下暂时结束图9所示的一系列的处理。

图10表示从二分搜索处理结束时起的中间电位Vout的推移。详细而言，用实线表示正常时的中间电位Vout的推移例，用单点划线表示异常时的中间电位Vout的推移例。如图10所示，经过规定时间T1时的中间电位Vout的下降量在异常时变大。因此，控制电路18通过S58的处理，基于差分电压ΔV的变化速度的大小(绝对值)较大的情况来检测异常时的中间电位Vout的下降。并且，将在该情况下有异常通知给ECU，由此，在有异常的情况下能够经由ECU告知。此外，鉴于异常时的中间电位Vout的变化既有下降也有上升，因此，在S58的处理中，监视差分电压ΔV的变化速度的大小。

顺便提及，图10中，S24的处理结束时的时刻t1、执行S26的处理时的时刻t2、以及执行S54的处理时的时刻t3都判定为正常的期间，将中间电位Vout的下降速度最大的用双点划线进行了表示。在本实施方式中，在从S24的处理结束时到执行S54的处理时的期间判定为正常的期间，将中间电位Vout的下降速度最大的情况下的中间电位Vout的下降量设为规定量ΔVth。因此，将执行S26的处理时的时刻t2与S24的处理结束时的时刻t1的时间差T0设定得非常小。但是，在对于减小时间差T0有极限的情况下，设置与时间差T0对应的留白而设定规定量ΔVth即可。可是，在产生有基于泄漏电流的异常的情况下，越接近S24的处理结束时，中间电位Vout的下降速度越大，因此，期望时间差T0非常短。

＜对应关系＞

上述实施方式中的事项与上述“用于解决课题的技术手段”栏所记载的事项的对应关系如下。以下，按照“用于解决课题的技术手段”栏所记载的解决手段的编号来表示对应关系。

[1、2、8]可变容量电容器与电容器阵列11对应。电压施加装置与稳压器31对应。操作处理与图4的S1的处理、图6及图9的S12的处理对应。检测处理与图4的S2～S4的处理、图6及图9的S26～S30的处理对应。[3]与图4的处理对应。[4]与图6、图9的处理对应。[5]输出处理与图6的S38的处理、图9的S38a的处理对应。[6]第一放电路径对应于与电容器阵列11并联连接且具备第一开关13的路径，第一放电用开闭器与第一开关13对应。第二放电路径对应于具备第三开关15的路径，第二放电用开闭器与第三开关15对应。[7]“用于输出表示规定的对象物接近了所述电极的信号的所述差动放大电路的输出值的采样周期”与图9的处理的周期对应，“与用于输出表示规定的对象物接近了电极的信号的所述差动放大电路的输出值的采样周期相比短的采样周期”与规定时间T1对应。

本实施方式能够如以下那样变更而实施。本实施方式和以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内彼此组合而实施。

在所述实施方式中，电容器阵列11的多个电容器22的容量Cn(n＝0～7)也可以不是式(1)所示那样的2的取幂的关系。例如容量Cn(n＝0～7)也可以为3以上的自然数的取幂的关系。

在所述实施方式中，电容器阵列11的电容器22只要是彼此容量不同则其个数为任意。另外，多个电容器22的容量既可以是2以上的自然数的取幂的关系，也可以是以一定的偏差递增的关系。

在所述第一实施方式中，也可以省略AD转换电路17而通过模拟处理对检测电容器12的容量进行检测。

在所述第一实施方式中，也可以省略差动放大电路16而将差分电压ΔV直接由AD转换电路17进行AD转换。

在所述第一实施方式中，也可以取代差动放大电路16而采用对中间电位Vout进行放大的放大器。或者，也可以省略差动放大电路16而将中间电位Vout直接由AD转换电路17进行AD转换。即，作为检测部18a的控制电路18也可以直接对中间电位Vout进行检测。

在所述第一实施方式中，第一合成容量Cs1和第二合成容量Cs2是中间电位Vout与参照电位Vref的大小关系反转的附近的合成容量Cs中的任一个即可。

在所述实施方式中，低侧电位V2也可以不与大地等电位(＝0)。在这种情况下，例如将式(4)中的V1变更为“V1－V2”即可。

在所述实施方式中，电源的容量分压的电位的调整目标值即参照电位Vref不限定为“V1/2”，例如也可以任意地变更为“V1/3“等。即使对参照电位Vref进行任意变更，也能够通过运算中间电位Vout与参照电位Vref一致的推定合成容量Cse而导出检测容量Cx，该中间电位Vout是根据合成容量Cs和检测电容器12的容量而得到的电源的容量分压的电位。

在所述实施方式中，参照电位Vref也可以通过DAC容量分压等而设定为电阻分压以外。

在所述第一实施方式中，容量的检测对象即检测电容器12也可以是多个。此外，在单独导出多个检测电容器12的检测容量Cx的情况下，设置通过例如时间分割等方式而与那些以外的电路结构即电容器阵列11等选择性地连接的开关即可。这种多个检测电容器12的检测容量Cx的单独的导出能够通过缩短各检测电容器12的检测容量Cx的导出所需的时间来实现。

在图6、图9的二分搜索处理(S12)中，不是必须在确定控制值b7～b0各自的决定值之前每次都执行放电处理。换言之，也可以设为与上述第一实施方式中的1～7同等。

在图6、图9的处理中，将感度比CSratio设为基准容量控制值CScnt除以标准容量值CStyp而得到的值，但不限定于此。例如，也可以设为上位容量值Cxc除以标准容量值CStyp而得到的值。

作为将差分电压ΔV换算为合成容量Cs为标准容量值CStyp等规定值时的值的换算处理，不限定于S28的处理。例如，也可以设为在基准容量控制值CScnt上乘以差分电压ΔV的处理。此外，一边进行这样的处理一边将检测容量Cx的大小设为与第二实施方式、第三实施方式同等，在此基础上，将差动放大电路16的增益“R2/R1”设为在所述第二实施方式中例示的值的“1/CStyp”即可。

在图5例示的结构中，也可以通过在第一实施方式中例示的处理来计算检测容量Cx。此时，也可以增加基于经过规定时间T1时的差分电压ΔV的变化量来判断异常的有无的处理。

在图5例示的结构中，也可以使控制电路18具备CPU和ROM，通过CPU执行存储于ROM的程序，从而实现图6、图9例示的处理。

在图5例示的结构中，也可以删除滤波电路。

在图5的结构中，不是必须具备稳压器31。

在S32的处理中，判定本次的检测容量Cx(n)减去前次的检测容量Cx(n－1)所得的值是否为所定量ΔCth以上，也可以取而代之地判定本次的检测容量Cx(n)减去前次的检测容量Cx(n－1)所得的值的绝对值是否为规定量ΔCth以上。

在图9的处理中，在S56的处理之后，基于差分电压ΔVb再次计算检测容量Cx，在接下来的S58的处理中，也可以判定再次计算出的检测容量Cx减去检测容量Cx(n)所得的值的绝对值是否为规定量ΔCth1以上。由此，也基于差分电压ΔV的变化量的大小比规定量大的情况，来判定异常的有无。

在所述实施方式中，也可以在连接点N1与控制电路18之间设置输入中间电位Vout和参照电位Vref并判定它们的大小关系的比较器。并且，在前述的二分搜索之际，也可以取代差动放大电路16等而通过比较器来判定中间电位Vout与参照电位Vref的大小关系、即合成容量Cs与检测容量Cx的大小关系。在这种情况下，控制电路18也能够基于根据比较器而得出的判定结果来决定电容器阵列11的设定值“abcd_efgh”。

也可以取代差动放大电路16而具备对中间电位Vout与参照电位Vref的大小进行比较的比较器。在这种情况下，也能够决定电容器阵列11的设定值“abcd_efgh”，因此，能够通过将电容器阵列11的合成容量Cs视为与检测容量Cx相等等方式来对检测容量Cx进行检测。

作为根据中间电位Vout为隔着参照电位Vref的两个值且中间电位Vout与参照电位Vref之差为最小时的合成容量Cs来对检测容量Cx进行检测的处理，不限定于在第一实施方式中例示的通过基于差分电压ΔV1、ΔV2的线性插值来计算检测容量Cx。例如，也可以将两个值的中间值视为检测容量Cx。此外，也可以取代差动放大电路16而通过设置比较中间电位Vout与参照电位Vref的大小的比较器来实现该处理。

对根据上述实施方式以及变更例所能把握的技术思想进行记载。

静电容量检测装置具备：电容器阵列，该电容器阵列具有容量彼此不同的多个并联连接的电容器，且合成容量通过选择性地切换这些多个电容器的接通状态和断开状态而变化；检测电容器，该检测电容器串联连接于所述电容器阵列；开关控制部，该开关控制部将所述多个电容器选择性地切换为接通状态和断开状态；检测部，该检测部检测根据所述合成容量和所述检测电容器的容量而得到的电源的容量分压的电位即中间电位；获取部，该获取部获取所述中间电位与预先设定的参照电位得大小关系反转的附近的所述合成容量中的任一个来作为第一合成容量和第二合成容量；运算部，该运算部基于所述合成容量分别为所述第一合成容量和所述第二合成容量时的所述中间电位即第一中间电位和第二中间电位，来运算所述中间电位与所述参照电位一致时的所述电容器阵列的推定合成容量；以及导出部，该导出部基于所述推定合成容量将所述检测电容器的容量导出为检测容量。

根据该结构，通过所述获取部，获取所述中间电位与所述参照电位一致时的所述电容器阵列的容量附近的所述第一合成容量和所述第二合成容量。并且，通过所述运算部，基于所述第一中间电位以及所述第二中间电位来运算所述推定合成容量。并且，通过所述导出部，基于根据所述推定合成容量和所述检测电容器的容量而得到的电源的容量分压的电位即所述中间电位与所述参照电位一致，来导出所述检测容量。

所述合成容量通过基于所述开关控制部而向所述多个电容器的选择性的接通状态和断开状态的切换，从而能够迅速向所述第一合成容量或所述第二合成容量收敛。因此，能够进一步缩短所述检测电容器的容量的检测所需的时间。在此基础上，所述检测容量以与所述推定合成容量的电源的容量分压的电位即所述中间电位与所述参照电位一致的方式被导出，从而能够以比所述电容器阵列的容量的分辨率高的精度检测所述检测电容器的容量。

对于上述静电容量检测装置，优选为，所述检测部检测所述中间电位与所述参照电位的差分电压。

根据该结构，所述检测部检测所述中间电位与所述参照电位的差分电压即可，因此，例如与所述中间电位的全部范围相比能够进一步缩小所要检测的范围。

对于上述静电容量检测装置，优选为，具备对所述中间电位与所述参照电位的所述差分电压进行放大的放大部。

根据该结构，通过所述放大部将所述中间电位与所述参照电位的所述差分电压放大，从而，例如即使该差分电压很微小也能够使其更加显著。

对于上述静电容量检测装置，优选为，具备对所述中间电位与所述参照电位的所述差分电压进行AD转换的AD转换部。

根据该结构，能够以数值来处理所述中间电位与所述参照电位的所述差分电压，能够实现更加顺畅的运算处理。

在上述静电容量检测装置中，所述多个电容器的容量为2的取幂的关系。

根据该结构，能够通过二分搜索而以最短的时间获取所述第一合成容量和所述第二合成容量。

Claims (8)

1.一种静电容量检测装置，具备：

可变容量电容器；

电极，该电极构成静电容量的检测对象；以及

控制电路，

所述控制电路执行操作处理和检测处理，

所述操作处理为，在经由所述可变容量电容器对所述电极施加电压施加装置的电压时，对所述可变容量电容器的静电容量进行操作以将中间电位控制为参照电位，所述中间电位为所述可变容量电容器与所述电极的连接点的电位，

所述检测处理为，基于控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量来检测所述检测对象的静电容量。

2.根据权利要求1所述的静电容量检测装置，其中，

具备差动放大电路，该差动放大电路被输入所述中间电位和所述参照电位，且该差动放大电路输出所述中间电位与所述参照电位的差分所对应的电压信号，

所述检测处理是如下的处理：除了基于控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量，还基于控制为所述参照电位时的所述差动放大电路的输出值来检测所述检测对象的静电容量。

3.根据权利要求1或2所述的静电容量检测装置，其中，

所述检测处理是如下的处理：基于所述中间电位是隔着所述参照电位的一对值且一对所述中间电位与所述参照电位之差分别为最小时的所述可变容量电容器的静电容量的两个值来检测所述检测对象的静电容量。

4.根据权利要求2所述的静电容量检测装置，其中，

所述检测处理是如下的处理：通过基于所述差动放大电路的输出值来校正上位容量值，从而检测所述检测对象的静电容量，所述上位容量值是根据控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量和所述参照电位而把握的所述检测对象的静电容量，并且，所述检测处理是如下的处理：即使所述差动放大电路的输出值相同，控制为所述参照电位时的所述可变容量电容器的静电容量较大的情况与较小的情况相比也增大基于所述输出值的校正量的大小。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的静电容量检测装置，其中，

所述控制电路反复执行所述检测处理，

在由所述检测处理检测出的所述检测对象的静电容量发生变化的情况下，所述控制电路执行输出表示发生了变化的信号的输出处理。

6.根据权利要求5所述的静电容量检测装置，其中，具备：

第一放电路径，该第一放电路径使所述可变容量电容器放电；

第一放电用开闭器，该第一放电用开闭器对所述第一放电路径进行开闭；

第二放电路径，该第二放电路径使所述电极放电；以及

第二放电用开闭器，该第二放电用开闭器对所述第二放电路径进行开闭，

所述控制电路将所述第一放电用开闭器和所述第二放电用开闭器设为闭状态而执行使所述可变容量电容器和所述电极放电的放电处理，

所述控制电路在所述放电处理之后将所述第一放电用开闭器和所述第二放电用开闭器设为开状态，在通过所述电压施加装置经由所述可变容量电容器对所述电极施加电压时执行所述检测处理，

所述控制电路在将所述中间电位暂时控制为所述参照电位之后以固定了所述可变容量电容器的静电容量的状态反复执行所述检测处理。

7.根据权利要求6所述的静电容量检测装置，其中，

具备差动放大电路，该差动放大电路被输入所述中间电位和所述参照电位，且该差动放大电路输出所述中间电位与所述参照电位的差分所对应的电压信号，

所述输出处理包含如下处理：在比用于输出表示规定的对象物与所述电极接近的信号的所述差动放大电路的输出值的采样周期短的采样周期中的、所述差动放大电路的输出值的变化量的大小大于规定量的情况下，输出表示该静电容量检测装置有异常的信号。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的静电容量检测装置，其中，

所述可变容量电容器并联连接有多个串联连接体，该串联连接体是电容器与开关的串联连接体，所述可变容量电容器通过所述开关的打开/关闭操作将静电容量设为可变，多个所述串联连接体之间，相应的电容器的静电容量彼此不同。

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