傳(chuan)統(tong)開(kai)關(guan)和(he)按(an)鈕(niu)不(bu)僅(jin)需(xu)要(yao)精(jing)確(que)的(de)定(ding)位(wei)操(cao)作(zuo)，而(er)且(qie)容(rong)易(yi)弄(nong)髒(zang)。例(li)如(ru)，粘(zhan)稠(chou)的(de)液(ye)體(ti)或(huo)灰(hui)塵(chen)，在(zai)潮(chao)濕(shi)條(tiao)件(jian)下(xia)

，會(hui)堵(du)塞(sai)傳(chuan)統(tong)按(an)鈕(niu)細(xi)小(xiao)的(de)空(kong)隙(xi)，從(cong)而(er)縮(suo)短(duan)器(qi)件(jian)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)或(huo)限(xian)製(zhi)其(qi)功(gong)能(neng)。在(zai)各(ge)個(ge)總(zong)成(cheng)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)額(e)外(wai)壓(ya)差(cha)的(de)空(kong)調(tiao)環(huan)境(jing)下(xia)，這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，壓(ya)力(li)反(fan)饋(kui)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)不(bu)需(xu)要(yao)非(fei)常(chang)精(jing)確(que)的(de)工(gong)作(zuo)點(dian)，也(ye)不(bu)需(xu)要(yao)任(ren)何(he)類(lei)型(xing)的(de)開(kai)口(kou)或(huo)間(jian)隙(xi)。

 

 

鍵(jian)盤(pan)等(deng)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)不(bu)一(yi)定(ding)能(neng)夠(gou)這(zhe)樣(yang)識(shi)別(bie)，或(huo)者(zhe)隻(zhi)有(you)當(dang)手(shou)接(jie)近(jin)操(cao)作(zuo)時(shi)才(cai)能(neng)識(shi)別(bie)。這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)
，采(cai)用(yong)壓(ya)力(li)反(fan)饋(kui)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)誤(wu)報(bao)
，消(xiao)除(chu)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)。如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)定(ding)義(yi)的(de)壓(ya)力(li)，則(ze)不(bu)會(hui)觸(chu)發(fa)任(ren)何(he)功(gong)能(neng)。因(yin)此(ci)，觸(chu)摸(mo)設(she)備(bei)隻(zhi)是(shi)清(qing)潔(jie)或(huo)除(chu)塵(chen)時(shi)，不(bu)會(hui)造(zao)成(cheng)功(gong)能(neng)誤(wu)觸(chu)發(fa)。

 

隻有定義壓力或外力造成控製麵板最小程度變形才會執行所需的控製操作。

 

施加多大壓力或控製麵板產生多大程度變形

，取決於輸入設備或控製麵板使用的材料，以及係統定義的觸發點。

 

實施方法的選擇

 

壓力感測解決方案可使用壓力傳感器或通過複雜的變形測量來實現。

 

不過
，這兩種方法成本都很高
，而且十分複雜

，需要大量空間
，且可靠性不足以防止故障乃至誤操作。

 

各ge種zhong應ying用yong要yao求qiu解jie決jue方fang案an所suo需xu空kong間jian盡jin可ke能neng小xiao，並bing且qie必bi須xu能neng夠gou根gen據ju機ji械xie條tiao件jian而er變bian化hua，特te別bie是shi傳chuan感gan器qi到dao麵mian板ban的de距ju離li，以yi及ji這zhe一yi區qu域yu反fan射she信xin號hao的de強qiang度du。

 

使用 LED 或紅外 LED dengguangyuan，yijijiandanguangdianjingtiguanhuoguangdianerjiguandengguangjieshouqidejianyijiejuefangantongchangwufadadaoyingyoudexiaoguo，yinweizhexieqijiangongchataida，fenbianlvdi。tebieshijiancedezuixiaobianxingwei 100µm，甚至 50µm 的情況下

，效果更不理想。此外

，如果需要設計靈活性——以使解決方案滿足準確距離或精確反射信號的微小變化

，以及成品生產過程中麵臨的公差要求——這種方法會很快表現出其局限性。

 

 

采用數字接近傳感器

 

持續改進的小型 Vishay 數字接近傳感器可為這一問題提供易於實施、具有可觀收益的經濟高效解決方案。

 

Vishay 已在這一領域推出多種接近傳感器。所有這些數字傳感器均基於反射工作原理
，以數字方式測量光量並顯示數字值 (計數)。Vishay 最新開發的汽車級 VCNL3030X01
，包括接收器和內置紅外 LED，整個傳感器麵積僅為 4 x 2.36 mm2。這款器件經過進一步優化，不含環境光傳感器通常使用的濾光片，因為力反饋應用不需要濾光片。

 

這款傳感器不僅接收器靈敏度非常高，而且發射器信號極強，采用 Vishay 光電器件部研發的最新芯片技術。

 

同tong時shi，傳chuan感gan器qi寄ji存cun器qi具ju有you優you異yi的de可ke變bian設she置zhi選xuan項xiang，可ke針zhen對dui所suo有you可ke能neng的de機ji械xie條tiao件jian進jin行xing調tiao整zheng。這zhe是shi發fa射she器qi光guang束shu強qiang
，接jie收shou器qi分fen辨bian率lv高gao的de主zhu要yao原yuan因yin。

 

這種情況下，傳感器發射器電流可以最低 2mA 精細調整，發射器脈衝寬度寬，接收器模/數轉換器分辨率高達 16 位。

 

反射式傳感器典型距離曲線如下圖所示。

 

所示峰值大約為 1mm 至 3mm，主要由發射器-接收器距離，以及封裝中的光學元件決定。峰值右側計數值明顯下降 (大於二次方)。

為wei實shi現xian可ke能neng的de最zui高gao分fen辨bian率lv並bing獲huo得de可ke靠kao結jie果guo，檢jian測ce範fan圍wei應ying選xuan擇ze接jie近jin峰feng值zhi處chu，留liu一yi定ding機ji械xie累lei積ji公gong差cha。本ben例li中zhong，傳chuan感gan器qi與yu檢jian測ce輸shu入ru麵mian之zhi間jian的de距ju離li約yue為wei 3mm 至 5mm。

 

VCNL3030X = 1 時，傳感器與高反射物體之間的距離約為 3mm 至 4mm，可實現 50µm 分辨率。這樣，每 50um 步進量程至少可以提供 200 到 400 個數字計數作為輸出值。這對於可靠檢測來說已經綽綽有餘了，並且可以適應環境影響
，如溫度波動、材料變化或老化。

 

 

這款傳感器可用於各種高可靠性應用，包括汽車電子控製麵板
、家居自動化、嚴yan苛ke環huan境jing
，以yi及ji增zeng加jia靜jing電dian放fang電dian的de密mi閉bi空kong間jian。傳chuan感gan器qi可ke安an裝zhuang在zai緊jin湊cou結jie構gou中zhong，並bing獨du立li於yu控kong製zhi麵mian板ban材cai料liao，因yin此ci也ye可ke以yi用yong於yu各ge種zhong惡e劣lie環huan境jing，如ru噴pen水shui環huan境jing。

 

作者：Reinhard Schaar

 

Reinhard Schaar 現任 Vishay 光電傳感器部門應用工程經理。此前，他曾先後在 Micronas 和 Freiburg 任職。

 

 

推薦閱讀：