标签: 电容传感器

触控技术在智能手机、智能手表等电子设备中的应用已经司空见惯，现在，汽车领域正成为触控技术的又一个重要应用市场。 基于电容的接触传感器相较于传统的机械式开关优势显著，具有更好的耐用性、高灵敏度、高可靠性等，在汽车中控屏、智能后视镜、多功能方向盘、座椅控制等智能表面产品中的应用日益广泛。 此外，电容传感技术还可与车内的氛围灯很好结合，实现环境光调节。比如艾迈斯欧司朗的RGBi产品，能够分别调节每颗LED，通过结合AS8579的电容传感器，可以基于此触控/非接触方式调节每颗RGB LED的亮度和颜色，打造丰富的座舱体验。 在智能表面的人机交互界面设计上，触控交互正逐渐取代传统按钮或旋钮。智能表面按键通常采用不开孔设计，以塑胶材料、织物或皮革等表面材料实现触控交互，应用在汽车的中控台、方向盘、车门、车窗等部位。这种一体化方案既保证了美观，又具备防尘、防水、防误触等特性，同时确保按键操作准确、触感真实、使用寿命长。 艾迈斯欧司朗车内传感产品布局一览 艾迈斯欧司朗光学传感- 环境光检测应用场景解析 雨量传感器产品介绍 AS2720/AS2400/AS4553 电容传感器产品介绍 HOD AS8579 车内传感市场趋势及展望 ▷ 嘉宾介绍 李铭豪 高级现场应用工程师经理 李铭豪先生拥有20年以上汽车及相关产品应用技术支持的丰富经验，现在艾迈斯欧司朗担任高级现场应用工程师经理，专注于汽车动力电池管理系统等多用途市场及新兴的市场。多年以来，李铭豪带动团队专注于电池管理和电机驱动的电流传感器的技术支持工作，在汽车电机控制技术应用上有深层次的理解和应用心得。

许多人都有过，丢钱包的经历。 毕竟在一些人流量大的场合，很难时时防备。 那在外行走，如何保护自己的钱包呢... 放捕鼠夹？ 绑个炸 弹？ 还是...关门放狗？ 好像脑洞都有点大... HWTrek平台上的Buzzarm项目，在此时就能发挥奇效。 Buzzarm 由一张可放入钱包的卡片（身份证一样大小）和手机APP组成。 把卡片放进钱包，用手机APP开启报警模式。 这时你的钱包，就会非常敏感... 任何人碰一下，卡片和手机都会发出警报。 如果把声音调大点，大概被偷的时候... 能把小偷吓出心理阴影... 担心自己用的时候，总需要开开关关很麻烦？ Buzzarm 能提供“安全区域”模式。 在一定范围内，使用（触摸）钱包不会触发警报。 一旦钱包被触摸，并离开该范围，则会立即报警。 如果小偷矢志不渝而又坚韧不拔，硬是要你的钱包... Buzzarm 的GPS功能会实时报告钱包的位置。 即使小偷仓促拿走了现金，扔下了钱包，里面的各种证件或许还能找回来... 很适合小编这种钱包里只有五块一块的人... 目前，Buzzarm 项目正在HWTrek平台寻找供应链资源。点击 Buzzarm ，立即对接Buzzarm 项目需求。 关于HWTrek智造协作平台 HWTrek 致力于协助全球物联网企业，媒合对接制造合作伙伴、行业专家，管理产品开发、与销售渠道连接。截至 2017年2月，平台已吸引 11,000 多家物联网中小企业和 2,800 多个硬件项目，90%来自欧美。已汇聚 2,200 多位来自供应链的专家及 1,000 多个解决方案。

简介 本应用笔记描述如何利用AD7142和电容传感器环，实现类似于传统35 mm单反(SLR)相机的单一位置数码相机快门按钮。除了更容易控制快门按钮的启动之外，其它优势包括：预对焦速度更快、快门按钮更便宜。 工作原理 图1所示为电路框图，一个单一位置快门按钮被一个电容传感器环包围，电容传感器连接到AD7142和HOST μC (微控制器)。电容传感器环在快门按钮周围辐射电场，与AD7142配合使用，可以提前检测到用户手指正在接近快门按钮，从而置位INT引脚以提醒 HOST μC。然后，HOST控制器开始进行必要的处理，以在用户实际接触快门按钮之前完成预对焦步骤。 图1. 电容传感器快门按钮功能框图 【分页导航】 第1页： 工作原理 第2页： 快门按钮面积要求 第3页： 快门按钮灵敏度 第4页： 中断输出时序 第5页： 常见问题 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 快门按钮面积要求 电容传感器环的边缘与任何金属件(如相机金属外壳、金属快门按钮或导电性金属油漆等)之间必须存在一个1.0 mm的禁区，这是为了确保用户操作相机时，电容场不会因为耦合到处于虚地电平的金属壳而引起虚假检测。图2所示为金属禁区，其中d1 = d2 = 1.0 mm (最小值)。 图2. 金属禁区 【分页导航】 第1页： 工作原理 第2页： 快门按钮面积要求 第3页： 快门按钮灵敏度 第4页： 中断输出时序 第5页： 常见问题 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 快门按钮灵敏度 图3显示一个用户的手指悬停在快门按钮上方，与电容传感器环相隔一定的距离D。电容传感器环的灵敏度决定用户手指接近快门按钮时，何时能够检测到用 户手指。如果灵敏度水平设置得太高，自动对焦马达就会过早启动，导致不必要的电力消耗。为避免这种现象，应将灵敏度设置为较低的水平，要求用户部分接触快 门按钮，AD7142才会置位中断输出。 图3. 手指在快门按钮上方“D”位置 AD7142可以配置不同的阈值电平(即灵敏度)。利用这一特性，可以设置非常低的灵敏度阈值电平以满足上述要求。图4所示的例子说明了用户手指与 快门按钮相隔不同距离(D)时，CDC输出代码如何变化。通过设置较低的中断阈值电平，用户手指必须部分接触快门按钮才能跨越中断阈值电平，从而置位 AD7142中断输出。 图4. CDC输出代码与距离D的关系示例 【分页导航】 第1页： 工作原理 第2页： 快门按钮面积要求 第3页： 快门按钮灵敏度 第4页： 中断输出时序 第5页： 常见问题 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 中断输出时序 图5显示了用户手指较长时间悬停在快门按钮上时AD7142的中断时序示例。当用户手指离快门按钮足够近，导致CDC输出代码电平低于中断阈值电平 时，有三种置位中断。一旦超过阈值电平，AD7142就会置位中断输出，此时HOST μC必须回读中断寄存器以清除中断。回读此寄存器之前，中断输出引脚保持低电平。 图5. 多种快门按钮接触的中断输出时序示例 【分页导航】 第1页： 工作原理 第2页： 快门按钮面积要求 第3页： 快门按钮灵敏度 第4页： 中断输出时序 第5页： 常见问题 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 常见问题 用户必须接触快门按钮才能置位AD7142 INT输出吗？ 否。用于电容传感器环的AD7142阈值电平可以针对不同的灵敏度水平进行设置。例如，在高灵敏度水平下，用户手指即使离快门按钮几毫米远也能被检测到，而低灵敏度水平则要求用户在快门按钮上施加轻微的压力。 移动相机以聚焦对象时，如果用户手指靠近快门按钮，镜头对焦马达将持续工作，这会造成不必要的电力消耗。有没有方法可以避免呢？ 有。对于这种应用，可以将灵敏度水平和电容传感器配置得不那么敏感，只要手指稍微离开快门按钮就停止检测。 快门按钮必须为圆形吗？ 否。电容场环可以定制，支持不同的机械形状，如方形、矩形或圆形快门按钮等。 【分页导航】 第1页： 工作原理 第2页： 快门按钮面积要求 第3页： 快门按钮灵敏度 第4页： 中断输出时序 第5页： 常见问题 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

        自2007年带电容触摸屏的移动电话问世以来，用户与移动电话的交互方式发生了重大改变。事实上，这些新近推出的手机非常受市场欢迎，以至于国际数据公司（IDC）预测到2013年，基于电容式触摸屏的手机的销售量将增至4亿台以上。这占到了所有基于触摸屏的手机（5亿台）的80%，在届时的全部14.6亿部（预测数字）手机中占到近30%。 　　目前市场上有如此之多的电容式触摸屏手机型号，所以大多数用户以及工程师对这些触摸屏提供的用户体验改善都十分熟悉。简而言之，它们引入了一种动态的、软件控制的用户界面（UI），能够针对运行在设备上的许多应用进行快速的定制。此外，有了触摸屏之后，就不再需要传统机械按钮，从而能够在不增大设备尺寸的前提下获得大得多的显示区域。而且电容式触屏技术是全固态的，可得到极长的设备寿命，而显示屏的光学失真却极小。   　　 触摸和其他传感器 　　许多触摸屏设备都使用其他的传感模态，以增强触摸屏体验。最值得注意的是，许多手机的设计之中都已经采用了基于触感和加速度计的运动传感。 　　不过，OEM公司越来越多地希望自家的手机脱颖而出，并希望充分地探索和优化下一代手机的设计体验。因此，Synaptics与Immersion，TheAlloy设计公司，Astonishing Tribe（TAT）公司以及德州仪器公司启动了Fuse概念手机项目（见图1），以创建引人注目、功能丰富的UI，它具有新型的传感输入模式、炫目的图形显示和触感反馈功能。                                    　　 　　图1 Fuse概念手机创新地使用了触摸和触感反馈来提供更有吸引力的用户界面 　　本文将通过Fuse概念手机进行案例分析，简要地描述在实现丰富的触摸输入子系统和触感体验优化时所遇到的设计难题及其解决方案。 　　 实现难题   　　尽管Fuse手机基于TI OMAP 3630参考设计，但为了更好地优化传感硬件，其硬件却不局限于任何旧式手机平台。这种方法具备一些明显的优势： 　　● 通过集成的传感器和应用缩短了延迟、加快了速度。 　　● 极佳的多点触控用户体验：应用将具有类似于其外观的“感觉”，并像预想的那样做出“响应”。 　　● 对无经验用户而言，增添了更为直观的使用方式，带来了卓越的用户体验。 　　正如大多数工程性项目一样，难题在于如何在紧张的最后期限来临之前将几项新技术整合起来，并体现出全部优势。在项目研发期间，所遇到的触摸和触感方面的主要技术难题包括： 　　● 多种传感器的总线竞争。 　　● 系统的正确暂停，以实现极佳的触感体验。 　　● 用户界面与多个输入、输出通道的协调 　　在设计Fuse手机时，最主要的问题是总线竞争和传感器冲突。鉴于设备触摸屏上有4个独立的传感器，背触摸板、压力传感器和加速度计在彼此的数据正确或不正确时的同步对于用户界面能否正常工作是至关重要的。用户界面和系统的设计必须做到，在任何给定时刻都只使用正确的传感器。 　　例如，在拨号时，压力传感器和加速度计很容易被忽略，但是从理论上说，用户应该可以选择使用前触摸屏和背触摸板来输入数据。如果两个传感器都启用，那么用户必须避免意外触碰到错误的传感器。 　　解决这个问题的一种策略是，开始时同时启用这两个触摸区域，然后，一旦用户开始输入数据，就只监视用户选择的触摸传感器。另一种方法是给触摸屏和背部传感器的每次按压增加很大的去抖动，以确保输入的有效性。 　　 触感效应   　　在开发Fuse手机时，设计需要容纳一块“浮动的”触摸屏。也就是说，触摸屏不再是紧紧地固定在手机外壳上，而是需要少量的横向顺性，以便得到更简洁和响应更快的触摸屏触感反馈。为了克服屏幕上任何明显的顺性或“粘滞”，工程师们开发了特制的安装扣眼，为触摸屏提供横向支持。 　　电容传感器适用于这种类型的悬浮设计，因为它们能够进行恰当的调节以便在接触时触发，这一点不同于电阻式触摸屏——后者需要更大的压力。它还支持压力传感器和多级触感效应触发，其中根据电感触摸的尺度或长度的不同会出现不同的触感效应。 　　更好的加速度计使用 　　另一种传感器——加速度计，通常被认为已经存在于许多商用手机上的一种成熟的传感器。不过，除了某些专业的第三方应用之外，它目前在设备上的主要用途是在纵向和横向模式之间切换——只不过在许多情况下并不可靠。 　　为了让加速度计成为用户界面的一个重要部分，Fuse开发团队遇到了一些新的障碍。正如前面所提到的，总线竞争是所有传感器都存在的问题，特别是在多种传感器都与用户界面有关的模式之下的时候。这种情况通过用户界面中的“抖动”表现出来——其将在软件层次加以处理。 　　在Fuse手机用户界面的主屏幕上，倾斜设备将造成图标向上或向下滑动，并产生相应的触感效应。为了避免这种行为显得迟缓，加速度计具有很高的刷新率。与此同时，用户界面要加以调节，以避免很轻微的倾斜就造成图标在屏幕上滑动。另一方面，对于弹球游戏而言，加速度计的快速响应使得游戏体验几近乱真。这再一次重申了用户界面设计对于控制复杂的传感器集合的重要性。 　　 定义用户界面   　　这个项目成功的关键在于Fuse合作开发者合在一起的用户界面定义。它们的演化包括最初的概念（由Synaptics提出，TheAlloy进一步加以定义），运行正常的用户界面，以及最终的解决方案（由TAT全部实现）。最初的指导方针确保了在整个开发过程中体验都接近于目标定义。 　　此外，最初的计划有助于多家合作单位集中关注如何将它们各自的技术应用到一种具有凝聚力的体验，而不仅仅是杂乱演示的简单堆积。所有这些的启示就是以用户为中心的自顶向下设计的重要性，因为如果没有这种自顶向下的设计方法，就很难将多种技术集成到一种整体的风格。尽管多种传感器确实能够增强用户体验的丰富程度，但只有用户界面才能够确保在正确的时间使用正确的传感器，并协调一致。 　　输入、可视化和触感效应的时间选择对于更为丰富的用户体验是至关重要的。也就是说，如果设备要良好地运行，那么无论是传感还是触感，每种技术的贡献都需要作为整体的一部分加以规划，而不能将其看作独立的技术特点。用户界面将所有这些都集成在一起，创造出了极佳的体验。 　　在不断扩张的智能手机市场上，对脱颖而出的持续需求使得很多设计人员都在搜寻用户体验的创新。随着基于触摸屏的手机被市场所接受，在使用其他传感输入以及触感输出对触摸屏交互方式加以补充时，存在着大量的机会。 (本文转自电子工程世界：http://www.eeworld.com.cn/dygl/2012/0507/article_12032.html)