蓝冠注册《Q374919》改进接近和触摸界面:自动校准的电容式传感器

使用电容式传感器进行接近或触摸控制的人机界面正在改变我们与电子设备的交互方式。该传感器不需要实际按压传感器区域，蓝冠官网 并且在用户戴着手套的情况下工作。一种新的专利方法，包括自动校准，提高了在困难环境中的可靠性。本文讨论了这些高级传感器的设计注意事项，并讨论了优化性能和最小化功耗的方法。

介绍

使用电容式传感器的一种流行方法是取代机械开关。它所涉及的部件较少，从而节省了成本，提高了可靠性，蓝冠注册 而且接近/触摸界面的新颖性可以使最终产品更受欢迎。例如，邻近特性可以用于手机和防篡改设备，以检测设备是否接近一个物体。触摸操作在使用危险或爆炸性材料的环境中也很有用，因为不需要接触，在医疗应用中，因为用户仍然可以在佩戴手术手套的情况下控制系统，从而保持一个卫生的环境。接近传感也有利于密封应用，因为传感器工作在两个电极之间的介质材料。

然而，近距离传感器的一个缺点是，随着时间的推移，它们无法补偿环境的变化。湿度的变化，例如传感器区域的污垢收集，或移动物体的变化，都可能影响灵敏度和降低性能。恩智浦半导体公司正在采用一种新方法，让传感器不断地根据环境进行自我调整。NXP的PCF8883, PCA8885, PCF8885和PCA8886电容式传感器使用专利的自动校准技术来检测电容的变化。该器件的数字滤波器滤除了输入端电容的非常缓慢和非常快的变化。因此，蓝冠招商 NXP设备的性能不受可能影响或妨碍其他设备正常功能的条件的影响。具有自动校准功能，如污垢、湿度、冻结温度或对电极的损坏都不会影响设备的功能。

操作理论

该装置有两个电阻-电容(RC)定时电路。第一连接到插入引脚，插入引脚连接到外部传感板，第二作为参考。输入RC定时电路的放电时间(tdch)与参考RC定时电路的放电时间(tdch(ref))比较。两个RC定时电路通过相同的同步开关周期性地从VDD(INTREGD)充电，然后通过电阻到地(VSS)放电。

充放电周期由采样率(fs)决定。如果其中一个RC时序电路的电压低于内部参考电压Vref，各自的比较器输出将变得很低。比较器后面的逻辑决定哪一个比较器先切换。如果上层(参考)比较器首先开关，然后一个脉冲给出杯计数。如果较低的(输入)比较器先开关，然后在CDN上给出一个脉冲来倒数。脉冲控制外部电容CCPC上的电荷，在CPC引脚上。每次给一个脉冲杯，CCPC电容器从VDD(intgd)充电一个固定的时间，导致CCPC电压上升。同样的，当CDN上发生脉冲时，CCPC电容连接到一个电流接收器到地固定时间，导致CCPC上的电压下降。

如果IN引脚上的电容增加，tdch放电时间增加，相应比较器上的电压下降到Vref以下需要更长的时间。只有当这种情况发生时，比较器输出变低，结果是CDN上的脉冲轻微放电外部CCPC电容。因此，大多数脉冲现在将由杯。没有进一步的行动，CCPC电容器将然后充分充电。然而，基于连接到IN引脚的电压控制汇聚电流(Isink)的自动校准机制，试图使tdch放电时间与tdch(ref)内部参考放电时间相等。

电流源是由CCPC上的电压控制的，在CCPC上的电压上升的情况下，使插入管脚上的电容更快地放电，从而补偿了插入管脚上电容的增加。这种安排构成了一个不断试图使tdch与tdch(ref)相等的闭环控制系统。这可以补偿在in引脚上电容的缓慢变化。快速的变化，因为一个接近的手，例如，将不会得到补偿。在平衡状态下，放电时间相等，脉冲在杯和CDN之间交替。