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电容式感应作业原理及规划剖析

电容式感应工作原理及设计分析-什么是电容式感应呢?电容式感应是一种以触摸操作为基础的感应形式。作为传统机械式按钮和滑动触头的一种替代技术,电容式感应技术还可以用于设计触摸屏、触摸板和接近感应装置

什么是电容式感应呢?电容式感应是一种以接触操作为基础的感应方法。作为传统机械式按钮和滑动触头的一种代替技能,电容式感应技能还可以用于规划接触屏、接触板和挨近感应设备。这项技能并不感应按钮的详细状况,而是用于检测导电物体是否存在,许多情况下,用户的手指便是这个导电物体。

电容式感应的作业原理

那么,电容式感应的作业原埋是什么呢?下面的示意图显现了1个电容式感应按钮的横截面。如图所示,在外覆层资料之下,存在导电的铜块区域和导电的传感器。在2个导电元件相互之间靠得很近时,就会产生一个电容值,本图中标为Cp,这个电容值是因为传感器垫板与接地板之间的耦合现象而构成的。Cp归于寄生电容,典型数量级任10pF至300pF。传感器与接地板接近时也会构成一个边际电场,这个电场可以穿透外覆层。基本上,人体安排也归于导电体。将一根手指放存边际电场邻近时,就会添加这个电容体系的导电外表面积。

可是,这个在图中标为CF的附加手指电容值的数量级在0.1pF至10pF。尽管一根于指的存在会导致电容产生改变,但与寄生电容比较,该改变的起伏是适当小的。而传感器的测得电容值称为CX。在没有手指存在的情况下,CX基本上等于CP。而在于指存在时,CX则为CP和CF的和。

图1 手指电容值

电容式感应的规划方案

在咱们了解了电容式感应的作业原理后,怎么开端规划某一特定产品的电容式感应界面呢?咱们要点要考虑到规划方案的需求。这个产品将用在什么地方?运用环境苛刻吗?这项 规划中最重要的要素是电池的运用时间仍是产品的耐久性?不同的要素对规划方案的影响也各不相同。

依据正在规划的产品类型,功耗或许是关键要素,也或许不是关键要素。例如,在由电池供电的手持设备上,功耗具有极为重要的含义。而一种对 
全体均匀功耗即电池运用时间进行操控的方法是建立3个不同的作业区域。 一个作业区域是快速呼应区,这个区域内的每个传感器每200微秒扫描一次。体系会在按钮和滑动接触处于接连操作状况下进入这一区域。在操作很少或无操作时,体系可以进入一个慢速呼应区,将扫描频率削减到大约每100毫秒1次。最终,如果在很长时间内没有操作,则体系可以进入深度休眠形式,然后节约电力。经过完成节能、慢速呼应形式,在便携手持设备每100秒扫描3个按钮的情况下,体系的耗电量可以低于50μA的均匀电流。

在当今的电子产品范畴,噪声也成为另-项重要的考虑要素。各类感应噪声,比如来自电力线路的噪声,以及来自移动手机或日光灯的辐射噪声,无时无刻不存在,所以有必要加以考虑。为了进行有用防备,咱们的方针是添加信噪比,并消除虚伪接触呼应。

在规划信噪比、耐久性、静电放电抵抗力以及精确度时,所挑选的外覆层资料以及外覆层厚度具有很大的影响。并且,在考虑资料的类型和厚度时,有必要依据产品的需求,在许多方面采纳折衷方法。跟着外覆层资料厚度的添加,信号和噪声两方面均会削减。可是,外覆层资料越厚,则关于静电放电的抵抗力就越强。人体的静电电压可以高达15 KV,而电容式感应体系的外覆层有助于防止集成电路在遭受此类静电放电时产生永久性损坏。另一种解决方法是,运用一层聚酰亚胺(Kapton)带,这种资料在需求超强静电放电维护的使用中可以发挥杰出的效果。当然,外覆层越厚,也就越不容易决裂或许遭到损坏。

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