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
傳(chuan)感(gan)器(qi)元(yuan)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)決(jue)定(ding)了(le)發(fa)射(she)器(qi)和(he)接(jie)收(shou)器(qi)之(zhi)間(jian)感(gan)應(ying)電(dian)容(rong)場(chang)的(de)大(da)小(xiao)。傳(chuan)感(gan)器(qi)元(yuan)件(jian)越(yue)小(xiao),幹(gan)擾(rao)的(de)電(dian)容(rong)場(chang)也(ye)越(yue)小(xiao)。如(ru)果(guo)傳(chuan)感(gan)器(qi)元(yuan)件(jian)太(tai)小(xiao),傳(chuan)感(gan)器(qi)受(shou)到(dao)接(jie)觸(chu)時(shi),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
duisuoyouyingyongeryan,jiechuchuanganqidewutishijiedideshouzhihuoshou。raner,jiechuchuanganqidewutichicunbingbuguding,shouzhichicunyinreneryi,jishishitongyigerenyekenenghuiyongbutongdeshouzhilaijihuochuanganqi。xiaofeidianziqijianshejishibixukaolvgezhongshouzhichicun,yiquebaomeigerendounengshunlicaozuoqijian。renhejiediwutidounengjihuoADI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,tabixuzairenhefugaicailiaoshangfang,congerquebaochuanganqizhengchanggongzuo。cailiaobunengxishoutaiduodedianrongchang。mouxieleixingdesuliaodaodianxingjiaoqiang,tongguodedianrongchangjiaoduo。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。
另(ling)外(wai)值(zhi)得(de)注(zhu)意(yi)的(de)是(shi)探(tan)頭(tou)尺(chi)寸(cun)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)響(xiang)應(ying)的(de)影(ying)響(xiang)。較(jiao)小(xiao)的(de)探(tan)頭(tou)隻(zhi)能(neng)少(shao)量(liang)降(jiang)低(di)接(jie)收(shou)器(qi)上(shang)測(ce)得(de)的(de)電(dian)容(rong)。手(shou)指(zhi)尺(chi)寸(cun)的(de)影(ying)響(xiang)也(ye)是(shi)一(yi)樣(yang),手(shou)指(zhi)越(yue)小(xiao),傳(chuan)感(gan)器(qi)響(xiang)應(ying)也(ye)越(yue)小(xiao)。

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4suoshiweiconggundongtiaoshoujidaodeshuju,yonglaiceliangjihuoshuiping。zhexieshujuqingchubiaoming,suliaoyuehou,chuanganqidexiangyingyuexiao。jihuoceliangjieguoxianshiheshijiechudaogundongtiao。tongguozhezhongfangfa,gundongtiaodegongnengleisiyuanniudekai/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(wei)14000,zheyiweizhegundonggundongtiaodechangdushi,daimabianhuajiaoda。chuanganqixiangyingxiajiangshi,gundonggundongtiaochangdushi,daimabianhuaxiaodeduo。zhehuidaozhigundongtiaoweizhishujudefenbianlvhuojingdujiaodi。

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。
• 應(ying)考(kao)慮(lv)目(mu)標(biao)市(shi)場(chang),以(yi)確(que)保(bao)傳(chuan)感(gan)器(qi)對(dui)該(gai)市(shi)場(chang)中(zhong)手(shou)指(zhi)尺(chi)寸(cun)的(de)上(shang)下(xia)分(fen)布(bu)都(dou)能(neng)良(liang)好(hao)響(xiang)應(ying)。設(she)計(ji)玩(wan)具(ju)時(shi),傳(chuan)感(gan)器(qi)應(ying)設(she)計(ji)成(cheng)最(zui)適(shi)合(he)在(zai)兒(er)童(tong)的(de)平(ping)均(jun)手(shou)指(zhi)尺(chi)寸(cun)下(xia)工(gong)作(zuo)。
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