為何要電容傳感器取代傳統機械開關?如何取代?
發布時間:2014-12-04 責任編輯:sherryyu
【導讀】傳統的機械開關具有用戶熟悉的靈敏度和觸覺反饋,而可靠的傳感器bixubushouwaijiehuanjingbianhuadeyingxiang,nenggouzairenhegongzuotiaojianxiabaochijingquedelingmindushuiping。suoyiduiyudianrongchuanganqilaishuo,zhexiecanshuyebixujiayikaolvheyouhua。benwenjiulaitaolundianrongchuanganqiqudaichuantongjixiekaiguandefangfa。
電容觸摸傳感器接口通常由一個電容傳感器、一個電容數字轉換器(CDC)和一個主處理器組成。傳感器利用標準兩層或四層PCB 上的走線(trace)或柔性電路製造,因此不需要任何外部元件或材料。
可靠的傳感器必須不受外界環境變化的影響,能夠在任何工作條件下保持精確的靈敏度水平。溫度或濕度的變化會導致PCBcailiaodetexingfashengbianhua,yinci,yinshuadianludianrongchuanganqideshuchudianpingjiangfashengpiaoyi。liru,dangyonghucongkaiqikongtiaodeqichedaoyigeshirehuanjingshi,jiukenengchuxianshangshuqingkuang。weilebimianfashengduanxujiechucuowu,CDC必須包括實時的漂移補償功能。
隨著環境條件的變化(例如,溫度或濕度上升),傳感器的環境參數(在用戶沒有與傳感器接觸期間,由CDC 進行測量)會發生漂移。為了進行補償,需要動態改變高端和低端閾值電,以確定有效的傳感器接觸。位置2、3、5、6 處的參考電平進行重新調整,以保持最佳的閾值參考電平,從而自動跟蹤和補償漂移誤差。
PCB 還可能受到寄生電容的影響,這種電容最大可達20 pF,它會在電容觸摸傳感器視為受到按壓時,使閾值發生偏移,從而改變其靈敏度。為了對寄生電容進行補償,可以采用對DAC編程的方法,以抵消CDC 的輸入。對於各PCB 來說,這種寄生電容是一致的,因此可以在製造PCB 的時候進行簡單的調整,這樣就不需要外部RC 調諧元件,從而使材料、裝配和測試相關的成本最低。單獨調整每個傳感器的偏移,使設計者可以充分利用轉換器的分辨率。
傳(chuan)統(tong)的(de)機(ji)械(xie)開(kai)關(guan)具(ju)有(you)用(yong)戶(hu)熟(shu)悉(xi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)和(he)觸(chu)覺(jiao)反(fan)饋(kui),對(dui)於(yu)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)說(shuo),這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)也(ye)必(bi)須(xu)加(jia)以(yi)考(kao)慮(lv)和(he)優(you)化(hua)。不(bu)同(tong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)獨(du)特(te)的(de)靈(ling)敏(min)度(du),這(zhe)取(qu)決(jue)於(yu)開(kai)關(guan)功(gong)能(neng)或(huo)開(kai)關(guan)在(zai)產(chan)品(pin)中(zhong)的(de)物(wu)理(li)位(wei)置(zhi)。而(er)且(qie),一(yi)套(tao)靈(ling)敏(min)度(du)設(she)置(zhi)不(bu)可(ke)能(neng)適(shi)合(he)所(suo)有(you)的(de)用(yong)戶(hu),因(yin)此(ci)應(ying)該(gai)允(yun)許(xu)用(yong)戶(hu)設(she)置(zhi)不(bu)同(tong)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)水(shui)平(ping),若(ruo)能(neng)通(tong)過(guo)靈(ling)敏(min)度(du)控(kong)製(zhi)菜(cai)單(dan)進(jin)行(xing)選(xuan)擇(ze)將(jiang)是(shi)最(zui)理(li)想(xiang)的(de)。
例如,AD7142 支持這些靈敏性要求,允許一個單獨的16 位wei靈ling敏min度du控kong製zhi寄ji存cun器qi為wei每mei個ge傳chuan感gan器qi編bian程cheng。這zhe些xie寄ji存cun器qi也ye可ke以yi嵌qian入ru到dao主zhu機ji固gu件jian中zhong,並bing在zai菜cai單dan顯xian示shi中zhong提ti供gong,允yun許xu用yong戶hu選xuan擇ze不bu同tong的de靈ling敏min度du水shui平ping,以yi滿man足zu其qi特te殊shu需xu求qiu。在zai用yong戶hu沒mei有you與yu傳chuan感gan器qi接jie觸chu期qi間jian,如ru果guo對dui每mei個ge傳chuan感gan器qi輸shu入ru取qu樣yang,則ze會hui白bai白bai浪lang費fei電dian池chi電dian量liang。為wei使shi電dian池chi效xiao率lv最zui大da化hua,CDC 應能夠檢測到用戶停止觸碰傳感器,並自動切換到低功耗模式。當傳感器被再度觸碰時,IC 將自動重新進入正常工作模式。
為了節省更多的功率,還應該包括一個完全關斷模式。這種情況下,隻要禁用傳感器,就會關斷整個IC。在便攜產品中,禁用傳感器開關通常是通過設置一個機械開關或從控製菜單中選擇阻塞模式來完成的。
利li用yong電dian容rong傳chuan感gan器qi取qu代dai傳chuan統tong的de機ji械xie開kai關guan還hai有you一yi個ge好hao處chu,就jiu是shi製zhi造zao與yu裝zhuang配pei工gong藝yi更geng加jia簡jian單dan。傳chuan統tong的de機ji械xie開kai關guan需xu要yao手shou工gong把ba每mei個ge開kai關guan插cha入ru到dao塑su料liao殼ke體ti上shang的de專zhuan用yong孔kong洞dong中zhong,而er一yi個ge包bao含han所suo有you這zhe些xie開kai關guan的de單dan一yi電dian容rong傳chuan感gan器qi板ban可ke以yi一yi步bu到dao位wei,放fang置zhi在zai這zhe個ge塑su料liao殼ke體ti下xia麵mian。含han有you一yi個ge定ding位wei槽cao口kou的de傳chuan感gan器qi板ban安an裝zhuang孔kong和he一yi些xie膠jiao水shui就jiu足zu以yi完wan成cheng傳chuan感gan器qi板ban的de安an裝zhuang與yu位wei置zhi校xiao準zhun。
主(zhu)處(chu)理(li)器(qi)板(ban)發(fa)射(she)的(de)電(dian)磁(ci)噪(zao)聲(sheng)可(ke)能(neng)會(hui)耦(ou)合(he)進(jin)入(ru)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)走(zou)線(xian)中(zhong),導(dao)致(zhi)不(bu)可(ke)預(yu)知(zhi)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)動(dong)作(zuo),使(shi)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang),但(dan)通(tong)過(guo)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)也(ye)可(ke)幫(bang)助(zhu)將(jiang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)(EMI)對傳感器的影響降至最低。首先,CDC 應安裝在傳感器板上,這會使傳感器走線長度最短,從而降低EMI 被耦合到走線中的機會。其次,利用一個具有結實接地層的四層傳感器板,可以為傳感器提供額外的EMI 屏蔽。如果這兩個方法不能有效地將EMI 噪聲與傳感器隔離,還可以把一個接地金屬屏蔽體放置在傳感器板腔的上方。
電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)電(dian)場(chang)也(ye)會(hui)耦(ou)合(he)到(dao)產(chan)品(pin)的(de)金(jin)屬(shu)殼(ke)或(huo)導(dao)電(dian)性(xing)金(jin)屬(shu)塗(tu)層(ceng)等(deng)導(dao)電(dian)表(biao)麵(mian),導(dao)致(zhi)不(bu)可(ke)預(yu)知(zhi)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)動(dong)作(zuo),這(zhe)樣(yang)就(jiu)造(zao)成(cheng)機(ji)械(xie)限(xian)製(zhi),要(yao)求(qiu)電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)邊(bian)緣(yuan)與(yu)金(jin)屬(shu)表(biao)麵(mian)的(de)邊(bian)緣(yuan)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)距(ju)離(li)。而(er)且(qie),電(dian)容(rong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)也(ye)與(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)正(zheng)上(shang)方(fang)的(de)塑(su)料(liao)厚(hou)度(du)有(you)關(guan)。如(ru)果(guo)塑(su)料(liao)過(guo)厚(hou),通(tong)量(liang)電(dian)力(li)線(xian)將(jiang)不(bu)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)穿(chuan)過(guo)塑(su)料(liao),使(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)性(xing)能(neng)變(bian)得(de)不(bu)可(ke)靠(kao)。通(tong)常(chang),外(wai)殼(ke)與(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)距(ju)離(li)應(ying)該(gai)大(da)於(yu)1.0mm,塑料厚度應該小於4.0mm,使靈敏度保持在適當的範圍內。
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