電容式觸摸傳感器提升應(yīng)用設(shè)計

1、電容式觸摸傳感器提升應(yīng)用設(shè)計好似在驟然之間，式就無處不在了。它被安裝在汽車座位里以控制氣囊配置和平安帶預(yù)緊裝置，在洗碗機(jī)和干燥機(jī)中以校正旋轉(zhuǎn)桶的狀態(tài)，甚至冰箱也用法其來控制自動去冰過程。但是直到現(xiàn)在，它最大的潛在應(yīng)用領(lǐng)域還是觸摸開關(guān)，觸摸開關(guān)已越來越多地浮現(xiàn)在消費產(chǎn)品中。由于混合信號ic工藝得到廣泛的采納，這種技術(shù)允許芯片設(shè)計師優(yōu)化芯片的模擬和數(shù)字子系統(tǒng)，以構(gòu)建具有前所未有的敏捷度和耐用性的電容式傳感器，而且成本是機(jī)械式開關(guān)所不能比擬的。如何工作電容式傳感器基本上可以分成三類：電場傳感器、基于弛張的傳感器以及電荷轉(zhuǎn)移(qt)器件。電場傳感器通常會產(chǎn)生數(shù)百khz的正弦波，然后將這個信號加在電容一

2、個極板的導(dǎo)電盤上，并檢測另外一個導(dǎo)電盤上的信號電平。當(dāng)用戶的手機(jī)或另外的導(dǎo)體對象接觸到兩個盤的時候，接收器上的信號電平將轉(zhuǎn)變。通過解調(diào)和濾波極板上的信號，可能獲得一個直流，這個電壓隨電容的轉(zhuǎn)變而變幻；將這個電壓施加在閾值檢測器上，即可以產(chǎn)生觸摸/無觸摸的信號。弛張振蕩器用法了一個電極盤，其上的電極電容構(gòu)成了鋸齒波振蕩器中的可變定時單元。通過將恒定饋入到電極線，電極上的電壓隨時光線性增強(qiáng)。該電壓提供應(yīng)一個輸入，而比較器的輸出銜接到一個與電極電容并行銜接的接地開關(guān)上。當(dāng)電極電容充電到一個預(yù)先確定的閾值電壓時，比較器轉(zhuǎn)變狀態(tài)，實現(xiàn)開關(guān)動作對定時電容放電，打開開關(guān)，這個動作將周期性的重復(fù)下去。其結(jié)果是

3、，比較器的輸出是脈沖串，其頻率取決于總的定時電容的值。傳感器按照不同的頻率轉(zhuǎn)變來報告觸摸/無觸摸狀態(tài)。qt器件利用了一種稱為電荷保持的物理原理。舉例來說，開關(guān)在一個短時光內(nèi)施加一個電壓到感應(yīng)電極上對其充電，之后開關(guān)斷開，其次個開關(guān)再將電極上的電荷釋放到更大的一個采樣電容中。人手指的觸摸增大了電極的電容，導(dǎo)致傳輸?shù)讲蓸与娙萆系碾姾稍鰪?qiáng)，采樣電容因此轉(zhuǎn)變，據(jù)此就能得出檢測結(jié)果。qt器件在突發(fā)模式采樣之后即舉行數(shù)字信號處理，這種辦法能提供比競爭計劃更高的動態(tài)范圍和更低的功耗，而自動校準(zhǔn)例程可以補(bǔ)償由于環(huán)境條件轉(zhuǎn)變帶來的漂移。更重要的是，這種辦法足夠敏捷，在電流透過厚的面板時不需要一個參考地銜接，因此

4、適合電池供電的設(shè)備。quantum（量研公司）的qt芯片就是采納這種辦法。應(yīng)用實例qt芯片浮現(xiàn)在一系列具有挑戰(zhàn)性的應(yīng)用中，如微波爐和爐灶面控制。它在這些應(yīng)用中必需承受很高的濕度、污染挑戰(zhàn)。而便攜式電子產(chǎn)品也常常面向這種狀況，它們所處的環(huán)境常常變幻，因此qt傳感器也十分適合這種應(yīng)用。qt傳感器在干擾下的高對于移動設(shè)備來說至關(guān)重要，由于它們附近常常有很強(qiáng)的輻射源，如：pc、手機(jī)等。由于這個緣由，qt芯片越來越多地在便攜式設(shè)備中浮現(xiàn)。無數(shù)率先的亞洲oem廠商都采納了這種技術(shù)，包括dec、jwdigital、松下和microstar。例如，在jwm-8110閃存播放器中就采納了qt1080，而micr

5、ostar在其megaplayer536mp3播放器中采納了qt1101。這些芯片可以工作在2.85.5v電源電壓下，汲取的電流大約為40a，特地針對移動電子產(chǎn)品舉行了優(yōu)化，采納了5mm×5mm×0.8mmqfn封裝，這種封裝是空間有限的手機(jī)和遙控設(shè)備所必須的。qt1080支持8個自立的按鍵通道，qt1101支持10個通道。兩個芯片都包括鄰近按鍵抑制(akstm)功能，可以確保芯片正確地識別手指的位置。這個概念很容易，通過比較鄰近按鍵的信號電平來確定最大值，這樣就能確定“真正的”手指位置。設(shè)計者可以自行挑選是否啟用aks功能。qt1080利用一個硬件狀態(tài)線銜接每個輸入通道，

6、而qt1101通過一個串行銜接輸出。像全部的qt芯片一樣，這兩種辦法都利用擴(kuò)譜搜尋自動校準(zhǔn)，使噪聲抑制最大化。普通可用多輸入通道實現(xiàn)滑動按鍵或旋轉(zhuǎn)按鍵，而專用的qt系列芯片只用三個辨別率為7位(128點)的通道就能實現(xiàn)高辨別率線性滑動或旋轉(zhuǎn)界面。例如qt511(該芯片的主要目標(biāo)應(yīng)用也是便攜式電子產(chǎn)品)用法三個感應(yīng)通道來驅(qū)動通用電氣公司的一位發(fā)明家于1978年設(shè)計的電極圖形，可返回一個128點的結(jié)果。其他可能性無數(shù)設(shè)計師都利用qt芯片來替代電阻式。由于該辦法只需要將單透亮層鋪設(shè)在屏幕上用于感測，與多層電阻式技術(shù)相比，對光芒的汲取大大降低。oem廠家還用法多通道傳感器來實現(xiàn)可編程的不透亮觸摸表面，面板的配置由軟件來調(diào)配，這能協(xié)助降低材料成本。同樣的方法還為用戶依據(jù)個人喜好配置觸摸屏提供了可能，用戶可從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器下載規(guī)格，或者自己運行一個配置程序。這種技術(shù)打開了無數(shù)應(yīng)用之門，例如用法了平面位置檢測qt器件，終端用戶在移動電話的數(shù)字鍵盤上移動就可以輸入中文或其他復(fù)雜字符。但是這種技術(shù)的最大應(yīng)用是平面坐標(biāo)觸摸屏，在這種應(yīng)用中，下表面感測薄膜可以替代電阻式屏，而單層薄膜獲得高透亮度和低成本，不需要在前面板中開孔。假如現(xiàn)有的qt硬件不能滿足客戶的需求，用