電容傳感技術(shù)為開發(fā)人員提供了一種與用戶互動(dòng)的全新方式,在設(shè)計(jì)一個(gè)電容感應(yīng)式觸摸開關(guān)時(shí),需要考慮許多不同的因素。從以往的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,在各種不同的工作條件下,開關(guān)的靈敏性必須與多種情況相兼容。本節(jié)我們要討論在設(shè)計(jì)電容感應(yīng)式觸摸開關(guān)PCB觸點(diǎn)圖形時(shí),各種不同的排板設(shè)計(jì)對(duì)開關(guān)靈敏度的影響,包括電容式傳感技術(shù)如何使器件具有更高的可靠性以及管理電容式傳感技術(shù)的控制器如何通過提供更多功能為客戶帶來(lái)增值服務(wù)和降低維護(hù)成本。
機(jī)械開關(guān)比較容易磨損,甚至磨壞產(chǎn)品外殼,導(dǎo)致缺口或裂口處侵入污染物。電容式傳感器就不會(huì)發(fā)生損壞產(chǎn)品外殼的情況,也不會(huì)出現(xiàn)缺口粘連物,更不會(huì)出現(xiàn)磨損。因此,采用這種技術(shù)的開關(guān)器件是替代多種機(jī)械開關(guān)產(chǎn)品的理想選擇。
電容式傳感器由兩片電路極板及相互之間的一定空間所構(gòu)成。這些電路極板可以是電路板的一部分,上面直接覆蓋絕緣層,當(dāng)然,也可以使極板順應(yīng)各種曲面的弧度。
構(gòu)建電容式開關(guān)的要素包括:電容器、電容測(cè)量電路系統(tǒng)、從電容值轉(zhuǎn)換成感應(yīng)狀態(tài)的局部智能裝置。
典型的電容式傳感器電容值介于10~30pF之間。通常來(lái)說(shuō),手指經(jīng)由Imm絕緣層接觸到傳感器所形成的耦合電容介于1~2pF的范圍。越厚的絕緣層所產(chǎn)生的耦合電容愈低。若要傳感手指的觸碰,必須實(shí)現(xiàn)能夠檢測(cè)到1%以下電容變化的電容傳感電路。
增量求和調(diào)制器是一種用于測(cè)量電容的、簡(jiǎn)單的電路,下圖給出了典型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。相位開關(guān)使傳感器電容向積分電容中注入電荷。該電壓持續(xù)升高,直到大于參考電壓為止。比較器轉(zhuǎn)為高電壓,使放電電阻器開始工作。在積分電壓降至參考電壓以下時(shí),該電阻器停止工作。比較器提供所需的負(fù)反饋,使積分器電壓與參考電壓相匹配。