電容式觸摸傳感器

1、電容式觸摸傳感器TheartofcapacitivesensingContent:TherecentadvancesinmixedsignalprogrammabledevicesaremakingcapacitancebasedTouchSenssapracticalvalueaddedalternativetomechanicalswitchesinawiderangeofconsumerproducts.Inadditionthe

2、capacitancebasedtouchsenssenablehighersensitivityreliabilityofsensingcircuitstoo.隨著混合信號技術(shù)的發(fā)展，可以利用基于噪聲門限和手指門限的反跳法，實現(xiàn)按鍵開關(guān)狀態(tài)之間的干凈利落的轉(zhuǎn)換，從而使得電容式觸摸傳感器成為各種消費電子產(chǎn)品中機械式開關(guān)的一種實用、增值型替代方案，另外，還提高了檢測電路的靈敏度和可靠性。觸摸傳感器的廣泛使用已經(jīng)有很多年了。不過，隨著近期混

3、合信號可編程器件的發(fā)展，使得電容式觸摸傳感器成為各種消費電子產(chǎn)品中機械式開關(guān)的一種實用、增值型替代方案。對于典型的電容式傳感器，規(guī)定其覆蓋層的厚度為3mm或更薄。隨著覆蓋層厚度的增加，來傳感手指的觸摸將變得越來越困難。換句話說，伴隨著覆蓋層厚度的增加，系統(tǒng)調(diào)整過程將必須從“科學(xué)”跨越到“精益求精”。為了說明如何制作一個能夠提升目前技術(shù)極限的電容式傳感器，在本文所述的實例中，選用玻璃覆蓋層的厚度為10mm。玻璃易于使用，購買方便，而且是透

4、明的，因此您可以看到下面的感應(yīng)墊。玻璃覆蓋層還被直接應(yīng)用于白色家電。手指電容所有電容式觸摸傳感系統(tǒng)的核心部分都是一組與電場相互作用的導(dǎo)體。在皮膚下面，人體組織中充滿了傳導(dǎo)電解質(zhì)(一種有損電介質(zhì))。正是手指的這種導(dǎo)電特性，使得電容式觸摸傳感成為可能。簡單的平行板電容器具有兩個導(dǎo)體，其間隔著一層電介質(zhì)。該系統(tǒng)中的大部分能量直接聚集在電容器極板之間。少許能量會泄露到電容器極板以外的空間，而由這些泄露能量所形成的電場被稱為“邊緣場”。制作實用電

5、容式傳感器的部分難題在于：需要設(shè)計一組印制導(dǎo)線，將上述的邊緣場引導(dǎo)到用戶易接近的有效感應(yīng)區(qū)域中。顯然，對于這種傳感器模式來說，平行板電容器并非上佳之選。把手指放在邊緣電場的附近將增加電容式傳感系統(tǒng)的導(dǎo)電表面積。由手指所產(chǎn)生的額外電荷存儲容量就是已知的手指電容CF。無手指觸摸時的傳感器電容用CP來表示。在本文中，它代表寄生電容。關(guān)于電容式傳感器的一個常見的誤解是：為了使系統(tǒng)正常工作，手指必須接地。實際上，手指被傳感的原因在于它帶有電荷，而

6、這與其是否懸空或接地完全無關(guān)。傳感器的PCB布局圖1顯示了一塊PCB的頂視圖，該PCB實現(xiàn)了本例中的一個電容式傳感器按鍵。該電容式傳感系統(tǒng)的基本元件包括：一個可編程電流源、一個精密模擬比較器和一根用來按順序傳輸一組電容式傳感器信號的多路復(fù)用總線。在本文所討論的系統(tǒng)中，一個弛張振蕩器起著電容傳感器的作用。該振蕩器的簡化電路示意圖如圖3所示。圖3：電容式傳感弛張振蕩器電路。(online)比較器的輸出被送進脈沖寬度調(diào)制器(PWM)的時鐘輸入