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电容式传感器的作业特色及使用实践

电容式传感器的工作特点及应用实际-电容式传感器基本上可以分成三类:电场传感器、基于弛张振荡器的传感器以及电荷转移(QT)器件。电场传感器通常会产生数百kHz的正弦波,然后将这个信号加在电容一个极板的导电盘上,并检测另外一个导电盘上的信号电平。

好像在突然之间,电容传感器就无处不在了。它被安装在轿车座位里以操控气囊装备和安全带预紧设备,在洗碗机和干燥机中以校对旋转桶的状况,乃至冰箱也运用其来操控主动去冰进程。可是直到现在,它最大的潜在运用领域仍是接触开关,接触开关已越来越多地呈现在消费电子产品中。 
由于混合信号IC工艺得到广泛的选用,这种技能答应芯片规划师优化芯片的模仿和数字子系统,以构建具有史无前例的活络度和耐用性的电容式传感器,并且本钱是机械式开关所不能比较的。

%&&&&&%式传感器的作业特色及运用实践

怎么作业

电容式传感器基本上能够分红三类:电场传感器、根据弛张振动器的传感器以及电荷转移(QT)器材。电场传感器通常会发生数百kHz的正弦波,然后将这个信号加在电容一个极板的导电盘上,并检测别的一个导电盘上的信号电平。当用户的手机或别的的导体方针接触到两个盘的时分,接收器上的信号电平将改动。经过解谐和滤波极板上的信号,或许取得一个直流电压,这个电压随电容的改动而改动;将这个电压施加在阈值检测器上,即能够发生接触/无接触的信号。

弛张振动器运用了一个电极盘,其上的电极电容构成了锯齿波振动器中的可变守时单元。经过将稳定电流馈入到电极线,电极上的电压随时间线性添加。该电压供给给比较器一个输入,而比较器的输出衔接到一个与电极电容并行衔接的接地开关上。当电极电容充电到一个预先确认的阈值电压时,比较器改动状况,完成开关动作—对守时电容放电,翻开开关,这个动作将周期性的重复下去。其成果是,比较器的输出是脉冲串,其频率取决于总的守时电容的值。传感器根据不同的频率改动来陈述接触/无接触状况。

QT器材运用了一种称为电荷坚持的物理原理。举例来说,开关在一个短时间内施加一个电压到感应电极上对其充电,之后开关断开,第二个开关再将电极上的电荷释放到更大的一个采样电容中。人手指的接触增大了电极的电容,导致传输到采样电容上的电荷添加,采样电容因而改动,据此就能得出检测成果。

QT器材在突发形式采样之后即进行数字信号处理,这种方法能供给比竞赛计划更高的动态规模和更低的功耗,而主动校准例程能够补偿由于环境条件改动带来的漂移。更重要的是,这种方法满意活络,在电流透过厚的面板时不需要一个参阅地衔接,因而合适电池供电的设备。Quantum(量研公司)的QT芯片便是选用这种方法。

运用实例

QT芯片呈现在一系列具有应战性的运用中,如微波炉和炉灶面操控。它在这些运用中有必要接受很高的湿度、污染应战。而便携式电子产品也常常面临这种状况,它们所在的环境常常改动,因而QT传感器也十分合适这种运用。QT传感器在搅扰下的高电阻关于移动设备来说至关重要,由于它们附近常常有很强的辐射源,如:PC、手机等。

由于这个原因,QT芯片越来越多地在便携式设备中呈现。许多抢先的亚洲OEM厂商都选用了这种技能,包含DEC、JWDigital、松下和Microstar。例如,在JWM-8110闪存播放器中就选用了QT1080,而Microstar在其MegaPlayer536MP3播放器中选用了QT1101。这些芯片能够作业在2.8~5.5V电源电压下,吸收的电流大约为40μA,专门针对移动电子产品进行了优化,选用了5mm×5mm×0.8mmQFN封装,这种封装是空间有限的手机和遥控设备所必需的。

QT1080支撑8个独立的按键通道,QT1101支撑10个通道。两个芯片都包含附近按键按捺(AKSTM)功用,能够保证芯片正确地辨认手指的方位。这个概念很简单,经过比较附近按键的信号电平来确认最大值,这样就能确认“真实的”手指方位。规划者能够自行挑选是否启用AKS功用。QT1080运用一个硬件状况线衔接每个输入通道,而QT1101经过一个串行衔接输出。像一切的QT芯片相同,这两种方法都运用扩谱查找主动校准,使噪声按捺最大化。

一般可用多输入通道完成滑动按键或旋转按键,而专用的QT系列芯片只用三个分辨率为7位(128点)的通道就能完成高分辨率线性滑动或旋转界面。例如QT511(该芯片的首要方针运用也是便携式电子产品)运用三个感应通道来驱动通用电气公司的一位发明家于1978年规划的电极图形,可回来一个128点的成果。

其他或许性

许多规划师都运用QT芯片来代替电阻式接触屏。由于该方法只需要将单通明层铺设在屏幕上用于感测,与多层电阻式技能比较,对光线的吸收大大下降。OEM厂家还运用多通道传感器来完成可编程的不通明接触外表,面板的装备由软件来分配,这能协助下降资料本钱。相同的方法还为用户根据个人喜爱装备接触屏供给了或许,用户可从网络服务器下载标准,或许自己运转一个装备程序。

这种技能翻开了许多运用之门,例如运用了平面方位检测QT器材,终端用户在移动电话的数字键盘上移动就能够输入中文或其他杂乱字符。可是这种技能的最大运用是平面坐标接触屏,在这种运用中,下外表感测薄膜能够代替电阻式屏,而单层薄膜取得高通明度和低本钱,不需要在前面板中开孔。

假如现有的QT硬件不能满意客户的需求,用户可选用带有可编程MCU内核的芯片。定制运用实例包含Jenn-AirAttrezzi食物搅拌机,QT芯片在这个设备中担任监测用户的输入,并操控功率三端双向可控硅开关,经过一个过零同步开关来使EMC问题最小化。

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