電感感測(cè)知識(shí)：對(duì)按鈕的重新認(rèn)識(shí)

電感感測(cè)技術(shù)使得設(shè)計(jì)人員重新思考那些已經(jīng)存在很多年的許多問題。今天，我將為你展示一個(gè)按鈕設(shè)計(jì)的先進(jìn)方法；在這個(gè)方法中，不再需要使用任何的移動(dòng)部件。

傳統(tǒng)上，電器和消費(fèi)類電子產(chǎn)品上的按鈕使用一個(gè)阻性觸摸解決方案；這個(gè)解決方案依靠機(jī)械按鈕來實(shí)現(xiàn)正常功能。移動(dòng)部件的使用容易受到長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響，并且看上去不太美觀。這個(gè)方法也無法實(shí)現(xiàn)外殼的完全密封，這也使它容易受到潮濕和其它污染物的影響。

電容按鈕已經(jīng)解決了很多機(jī)械按鈕存在的問題，諸如穩(wěn)定性問題，但是電容按鈕仍然會(huì)受到外來物質(zhì)的影響，比如說按鈕表面水滴。此外，有的時(shí)候戴手套就無法操作電容按鈕。

支持金屬觸摸技術(shù)的電感到數(shù)字轉(zhuǎn)換 (LDC) 解決了這些問題，而同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)時(shí)尚而又非?？煽康陌粹o。其外殼可由單片金屬制造而成（如圖1中所示），這使其具有很高的成本有效性，并且不受潮濕環(huán)境的影響。

圖1：包含四個(gè)按鈕的ToM設(shè)計(jì)

傳感器是一個(gè)位于外殼內(nèi)部的印刷電路板 (PCB) 線圈，與外部環(huán)境隔離。LDC利用了電感與金屬接近度之間的關(guān)系，使得LDC能夠?qū)从脩舻陌粹o按壓所導(dǎo)致的金屬彎曲轉(zhuǎn)化為可以檢測(cè)到的電感變化。LDC1612和LDC1614等TI 28位LDC的使用可以檢測(cè)到金屬接近度方面微米以下級(jí)的變化，而這一變化對(duì)于裸眼是完全不可見的，并且不需要很大的力量。

圖2顯示的是一個(gè)按鈕應(yīng)用，其中有一個(gè)直徑20mm的圓形按鈕，以及一片厚度為0.25mm的鋁片。這個(gè)按鈕的高度標(biāo)稱值為0.55mm，位置遠(yuǎn)離PCB線圈。一般情況下，一次按鈕按壓會(huì)導(dǎo)致5μm的彎曲。

圖2：按鈕按壓所導(dǎo)致的金屬彎曲

LDC1612特有一個(gè)可配置分辨率和采樣率，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口和金屬彎曲距離設(shè)計(jì)方面的最大靈活性。在這個(gè)示例中，LDC1612針對(duì)155SPS和13位的分辨率進(jìn)行配置，在0.55mm的標(biāo)稱鄰近值上，這一配置足夠檢測(cè)出5μm以內(nèi)的金屬彎曲。一個(gè)微控制器能夠處理數(shù)據(jù)，以檢測(cè)電感值何時(shí)超過預(yù)先設(shè)定的閥值。還可以支持觸覺反饋事件，從而提供觸覺反饋，并且告訴用戶有一個(gè)按鈕被按下了。

圖3:按鈕被按下4次時(shí)的LDC1612輸出響應(yīng)

圖3顯示了按鈕被按下4次時(shí)的LDC1612原始輸出和閥值設(shè)置。當(dāng)LDC輸出通過閥值時(shí)，微控制器能夠表示已經(jīng)發(fā)生了一次按鈕下壓，并且觸發(fā)一個(gè)觸覺響應(yīng)。根據(jù)所需要的強(qiáng)或弱的按鈕下壓檢測(cè)，可以設(shè)定較高或較低的閥值。

如需獲得一個(gè)使用我在本文中所談到原理的完整設(shè)計(jì)，敬請(qǐng)查看支持觸覺反饋的金屬按鈕觸摸TI Designs參考設(shè)計(jì)。

很明顯，因?yàn)橛辛穗姼屑夹g(shù)和后處理，我們對(duì)于按鈕有了全新的認(rèn)識(shí)。可能性是無窮的。請(qǐng)?jiān)谙路浇o我們留言，告訴我們你希望改進(jìn)哪些按鈕應(yīng)用。

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