影響傳感器響應的因素及解決方法
發布時間:2012-10-23 來源:電子元件技術網 責任編輯:Hedyxing
導讀:每一種因素都會影響傳感器被物體接觸時CDC測量到的變化幅度。若CDC輸(shu)出(chu)變(bian)化(hua)很(hen)小(xiao),就(jiu)很(hen)難(nan)區(qu)分(fen)傳(chuan)感(gan)器(qi)接(jie)觸(chu)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)未(wei)接(jie)觸(chu)的(de)情(qing)況(kuang)。本(ben)文(wen)詳(xiang)細(xi)說(shuo)明(ming)每(mei)種(zhong)因(yin)素(su)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)響(xiang)應(ying)的(de)影(ying)響(xiang),可(ke)用(yong)作(zuo)確(que)定(ding)傳(chuan)感(gan)器(qi)配(pei)置(zhi)尺(chi)寸(cun)和(he)形(xing)式(shi),以(yi)及(ji)覆(fu)蓋(gai)材(cai)料(liao)規(gui)格(ge)的(de)指(zhi)導(dao)原(yuan)則(ze)。
影響傳感器響應取決於三大因素:
• 傳感器元件的尺寸和類型
• 接觸傳感器的物體尺寸
• 覆蓋材料的厚度和類型
傳感器元件
chuanganqiyuanjiandechicunjuedinglefasheqihejieshouqizhijianganyingdianrongchangdedaxiao。chuanganqiyuanjianyuexiao,ganraodedianrongchangyeyuexiao。ruguochuanganqiyuanjiantaixiao,chuanganqishoudaojiechushi,CDC測得的電容變化就會不夠大。
傳感器元件類型也很重要。對按鈕傳感器而言,隻需要開/關或接觸/不bu接jie觸chu這zhe些xie信xin息xi。按an鈕niu能neng夠gou承cheng受shou一yi些xie傳chuan感gan器qi響xiang應ying的de損sun失shi,隻zhi要yao能neng夠gou確que定ding是shi否fou接jie觸chu到dao按an鈕niu。但dan是shi,滾gun動dong條tiao傳chuan感gan器qi則ze必bi須xu輸shu出chu與yu滾gun動dong條tiao長chang度du相xiang關guan的de位wei置zhi數shu據ju。減jian少shao滾gun動dong條tiao的de傳chuan感gan器qi響xiang應ying會hui減jian少shaoCDC代碼(用以描述滾動條的完整通過數據)的數量,因此會影響滾動條傳感器位置數據的分辨率和精度。
接觸傳感器的物體
對dui所suo有you應ying用yong而er言yan,接jie觸chu傳chuan感gan器qi的de物wu體ti是shi接jie地di的de手shou指zhi或huo手shou。然ran而er,接jie觸chu傳chuan感gan器qi的de物wu體ti尺chi寸cun並bing不bu固gu定ding,手shou指zhi尺chi寸cun因yin人ren而er異yi,即ji使shi是shi同tong一yi個ge人ren也ye可ke能neng會hui用yong不bu同tong的de手shou指zhi來lai激ji活huo傳chuan感gan器qi。消xiao費fei電dian子zi器qi件jian設she計ji時shi必bi須xu考kao慮lv各ge種zhong手shou指zhi尺chi寸cun,以yi確que保bao每mei個ge人ren都dou能neng順shun利li操cao作zuo器qi件jian。任ren何he接jie地di物wu體ti都dou能neng激ji活huoADI公司的傳感器。本文在數據收集實驗中采用接地金屬探頭來模擬手指,用直徑5 mm、10 mm和15 mm的三種探頭來模擬不同的手指。
覆蓋材料
必須仔細檢查覆蓋傳感器的材料屬性。電容場在傳感器PCB上方約4 mm至5 mm,它ta必bi須xu在zai任ren何he覆fu蓋gai材cai料liao上shang方fang,從cong而er確que保bao傳chuan感gan器qi正zheng常chang工gong作zuo。材cai料liao不bu能neng吸xi收shou太tai多duo的de電dian容rong場chang。某mou些xie類lei型xing的de塑su料liao導dao電dian性xing較jiao強qiang,通tong過guo的de電dian容rong場chang較jiao多duo。表biao1列出了各種塑料聚合物的損耗因數。損耗因數是衡量材料損耗程度的指標。損耗因數越低,通過材料的電容場就越多。

玻璃也是一種合適的覆蓋材料。但是,金屬不能用作覆蓋材料。
在本文中,傳感器PCB的覆蓋材料為厚度0.5 mm至4 mm的ABS。
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按鈕傳感器
按鈕傳感器是最簡單的傳感器元件。按鈕的形狀可以是圓形、方形或定製形狀。按鈕傳感器可以是5 mm × 5 mm以上的任何尺寸。圖1所示為典型按鈕傳感器設計。

圖1 按鈕傳感器
按鈕傳感器響應
收集典型按鈕傳感器響應數據采用10 mm × 10 mm的按鈕傳感器來實現。為了模擬用戶的手指,采用了各種尺寸的接地金屬探頭來激活按鈕。傳感器PCB位於厚度為0.5 mm至4 mm的塑料下方。傳感器響應定義為傳感器接觸和未接觸狀態下CDC輸出代碼的變化。
圖2所示為從CDC測量到的輸出數據。該數據表明,傳感器響應隨塑料厚度的增加而減少。CDC輸出降至500個碼以下時,按鈕傳感器的響應會不夠。此時很難區分真正的傳感器激勵和CDC代碼中的噪聲。10 mm按鈕可配合上方大至4 mm的塑料使用。傳感器越小,響應越小。對5 mm的按鈕而言,傳感器響應可降至約500個碼。對5 mm按鈕而言,建議采用2 mm或以下的覆蓋塑料來確保傳感器正常工作。
lingwaizhidezhuyideshitantouchicunduichuanganqixiangyingdeyingxiang。jiaoxiaodetantouzhinengshaoliangjiangdijieshouqishangcedededianrong。shouzhichicundeyingxiangyeshiyiyang,shouzhiyuexiao,chuanganqixiangyingyeyuexiao。

圖2 按鈕傳感器響應
滾動條傳感器
滾動條傳感器元件適合快速便捷滾動菜單或數據列表。滾動條傳感器的長寬應分別大於25 mm和5 mm,以便獲得足夠響應,從而實現滾動功能。推薦最長約45 mm。圖3所示為典型滾動條傳感器設計。

圖3 滾動條傳感器
滾動條傳感器響應
滾動條有兩種可以測量的響應,即激活響應(是否接觸滾動條?)和位置數據輸出或滾動響應。本文收集的數據采用的滾動條寬為12 mm,長為28 mm。為了模擬用戶的手指,采用各種尺寸的接地金屬探頭來接觸滾動條。傳感器PCB位於厚度為0.5 mm至4 mm的塑料下方。滾動條激活和滾動條位置響應都經過測量,滾動條響應定義為傳感器接觸和未接觸狀態下CDC碼的變化。
圖4所suo示shi為wei從cong滾gun動dong條tiao收shou集ji到dao的de數shu據ju,用yong來lai測ce量liang激ji活huo水shui平ping。這zhe些xie數shu據ju清qing楚chu表biao明ming,塑su料liao越yue厚hou,傳chuan感gan器qi的de響xiang應ying越yue小xiao。激ji活huo測ce量liang結jie果guo顯xian示shi何he時shi接jie觸chu到dao滾gun動dong條tiao。通tong過guo這zhe種zhong方fang法fa,滾gun動dong條tiao的de功gong能neng類lei似si於yu按an鈕niu的de開kai/關功能,允許傳感器響應存在一定程度的減少。
圖5顯xian示shi了le滾gun動dong條tiao滾gun動dong時shi的de響xiang應ying。這zhe再zai次ci清qing楚chu表biao明ming,覆fu蓋gai塑su料liao越yue薄bo,探tan頭tou越yue大da,傳chuan感gan器qi響xiang應ying就jiu越yue好hao。滾gun動dong條tiao的de滾gun動dong或huo位wei置zhi數shu據ju響xiang應ying則ze不bu能neng適shi應ying傳chuan感gan器qi響xiang應ying下xia降jiang。若ruo傳chuan感gan器qi響xiang應ying良liang好hao,滾gun動dong條tiao代dai碼ma的de差cha異yi為wei14000,這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)滾(gun)動(dong)滾(gun)動(dong)條(tiao)的(de)長(chang)度(du)時(shi),代(dai)碼(ma)變(bian)化(hua)較(jiao)大(da)。傳(chuan)感(gan)器(qi)響(xiang)應(ying)下(xia)降(jiang)時(shi),滾(gun)動(dong)滾(gun)動(dong)條(tiao)長(chang)度(du)時(shi),代(dai)碼(ma)變(bian)化(hua)小(xiao)得(de)多(duo)。這(zhe)會(hui)導(dao)致(zhi)滾(gun)動(dong)條(tiao)位(wei)置(zhi)數(shu)據(ju)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)或(huo)精(jing)度(du)較(jiao)低(di)。

圖4 滾動條傳感器激活響應

圖5 滾動條傳感器位置數據響應
建議采用以下方法使各種傳感器元件都能實現最佳響應:
• 覆蓋塑料最大厚度應為2 mm。這是一條基本指導原則,基於采用ABS材(cai)料(liao)時(shi)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)。其(qi)他(ta)材(cai)料(liao)可(ke)承(cheng)受(shou)的(de)厚(hou)度(du)可(ke)能(neng)高(gao)於(yu)或(huo)低(di)於(yu)這(zhe)一(yi)數(shu)值(zhi)。由(you)於(yu)傳(chuan)感(gan)器(qi)尺(chi)寸(cun)和(he)手(shou)指(zhi)尺(chi)寸(cun)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)響(xiang)應(ying),因(yin)此(ci)可(ke)以(yi)更(geng)改(gai)設(she)計(ji),以(yi)便(bian)在(zai)2 mm以上的塑料厚度工作。
• 傳感器元件應和設計允許的尺寸相符。設計傳感器元件時,元件應始終滿足該傳感器類型的最小尺寸要求。
• yingkaolvmubiaoshichang,yiquebaochuanganqiduigaishichangzhongshouzhichicundeshangxiafenbudounenglianghaoxiangying。shejiwanjushi,chuanganqiyingshejichengzuishihezaiertongdepingjunshouzhichicunxiagongzuo。
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