???? 從理論上說(shuō)，一根走線(xiàn)、間隔、另一根走線(xiàn)，這就是組成一個(gè)電容傳感器的全部所需，見(jiàn)圖1(a)所示。直接在這些走線(xiàn)上覆蓋一層絕緣透明塑料膜即可使其成為電路板的一部分。當(dāng)手指或某物體或人接近或者碰觸到傳感器時(shí)，電容傳感器會(huì)檢測(cè)(或稱(chēng)感測(cè))到電容值的變化見(jiàn)圖1(b)所示。此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在業(yè)界的應(yīng)用領(lǐng)域上使用多年，它可以用來(lái)量測(cè)液體位準(zhǔn)、濕度、以及物質(zhì)成分。這一技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)：工業(yè)設(shè)計(jì)差異化、內(nèi)部完全密封防水、界面壽命、允許接近探測(cè)及電容式觸摸屏應(yīng)用。由于當(dāng)今的家電更注重產(chǎn)品設(shè)計(jì)而非功能設(shè)計(jì)，可以預(yù)計(jì)電容感應(yīng)將應(yīng)用于更廣泛的家電控制領(lǐng)域。電冰箱、洗碗機(jī)、灶具等等，都有獨(dú)特的應(yīng)用環(huán)境，向電容感應(yīng)的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。于是電容感應(yīng)已經(jīng)獲得了廣泛的工業(yè)支持，正在迅速成為業(yè)界的焦點(diǎn)。它己成為廉價(jià)而又耐用的傳感技術(shù)。
1、電容檢測(cè)的運(yùn)作特征與解決方案
??????? 1.1運(yùn)作特征
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??????? 實(shí)際的基本電容的傳感器包括了一個(gè)接收器Tx與一個(gè)發(fā)射器Rx，其分別都具有在印刷電路板(PCB)層上成形的金屬走線(xiàn)。在接收器與發(fā)射器走線(xiàn)之間會(huì)形成一個(gè)電場(chǎng)，見(jiàn)圖2所示。大部分的電場(chǎng)都會(huì)集中在傳感器PCB的兩個(gè)板層之間。然而，會(huì)有一個(gè)邊緣(fringe)電場(chǎng)由發(fā)射器產(chǎn)生并延伸至PCB外面，然后再回返至接收器上而終止。接收器上的電場(chǎng)強(qiáng)度是利用內(nèi)建的積分三角(sigma-dedta)電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)加以量測(cè)。電感傳感器只能探測(cè)金屬物質(zhì)，而電容傳感器卻可以探測(cè)與傳感器電極特性不同的導(dǎo)體和絕緣體。巧合的是，這種特性使人類(lèi)非常適合電場(chǎng)成像，因?yàn)槿梭w大部分都是水，介電常數(shù)很大，人體還含有離子物質(zhì)，是良好的電導(dǎo)體，所以當(dāng)人們的手進(jìn)入到邊緣電場(chǎng)內(nèi)時(shí)(見(jiàn)圖1(b)所示)，電子環(huán)境將會(huì)改變，導(dǎo)致一部份的電場(chǎng)會(huì)被分流到地線(xiàn)而非回返至接收器終止。此變化所造成的電容降低范圍為毫微微法拉為單位的大小，不同于一般計(jì)算電場(chǎng)時(shí)所采用的能被轉(zhuǎn)換器檢測(cè)到的微微法拉大小。
1.2解決方案
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??????? 當(dāng)今市場(chǎng)己有專(zhuān)門(mén)針對(duì)人機(jī)接口應(yīng)用領(lǐng)域而設(shè)計(jì)的電容感測(cè)用途芯片產(chǎn)品問(wèn)世。它提供了電容傳感器的觸發(fā)，能檢測(cè)到因使用者的接近所造成的電容變化，并提供數(shù)字輸出。
???????? 一般來(lái)說(shuō)，電容檢測(cè)的解決方案包含了3個(gè)部分(見(jiàn)圖3所示)：
??????? *驅(qū)動(dòng)IC-提供了觸發(fā)功能、電容值數(shù)字轉(zhuǎn)換器、以及補(bǔ)償電路，以確保在所有環(huán)境中都能有正確的結(jié)果。
??????? *傳感器-具有特定樣式走線(xiàn)的PCB，像是按鈕、卷動(dòng)軸、滾輪、或是某些組合等。其走線(xiàn)材質(zhì)可以是銅、碳，或是銀，而PCB材質(zhì)則可使用FR4、flex、PET、或是ITO。
??????? *主微控制器上執(zhí)行的軟件-用以執(zhí)行串聯(lián)接口以及組件設(shè)定、還有中斷服務(wù)程序。對(duì)于像是卷動(dòng)棒與滾輪之類(lèi)的高分辨率傳感器而言，其主微控制器會(huì)執(zhí)行一個(gè)軟件運(yùn)算法，以達(dá)到高分辨率的輸出。按鈕則不需要軟件。
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??????? 舉例來(lái)說(shuō)，AD7142以及AD7143分別可以對(duì)高達(dá)14個(gè)與8個(gè)電容傳感器予以觸發(fā)及回應(yīng)。他們提供了電容傳感器的觸發(fā)，感測(cè)因使用者的接近所造成的電容變化，并提供數(shù)字輸出。
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