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一种非接触式电容感应开关设计与实现

作者:时间:2012-02-15来源:网络收藏

摘要:基于特性,采用将被测转换成微处理器可直接处理的二进制数字信号,克服了传统易受寄生和电源电压稳定性不足的影响,并且通过对电容中存在的高频噪声、温度、湿度及其他外界因素的分析和处理,大大提高了的稳定行和精确性,了一种具有功耗低,稳定、结构简单的电容式开关。
关键词:非接触;电容式;感应开关;噪声

非接触感应技术已在汽车(无钥匙进入)、消费电子(自动背光、开关的控制)等领域得到广泛的应用,因其具有耐用性、成本低和结构简单等优势,已逐渐替代各种机械按键、开关。本文采用SMSC生产的CAP1166芯片,、稳定可靠、结构简单的电容式感应开关

1 电容感应工作原理
电容式感应主要原理是当被检测物体靠近接近开关工作面时,回路的电容量发生变化,使得与之相连的振荡器频率发生变化,通过测量频率变化来控制开与关的作用,从而检测物体的有或无。
电容开关是一对相邻电极,在电极之间有很小的电容。当一个导体接近两个电极时,在电极与导体之间会产生一个耦合电容。在这里,手指就是这个导体。通常电容开关的形式是一边接地的电容,导体的存在增加了开关到地之间的电容。检测是否有手指靠近,也就是检测是否有按键按下,通过检测电容的变化来判断。Cp是感应的电容,它的值随着电极材料上所加导体而改变。总电容感应等效回路如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/172094.htm

a.jpg


其中,手和电极之间的电容Cfe约为0.1~10 pF;人体本身的电容Ch约为100~300 pF;PCB板本身的电容Cb约为10~20 pF;人体和P板之间的电容Cbh约为1~20pF。
在检测周期开始,通过一个复位开关把Cx上的电荷全部放掉。然后通过单刀双向开关使Cmod工作在非重迭的周期上。在第一半周,Cmod连接到VDD充电。当Cmod上的电荷以由Cmod值决定的速度充到VDD时,开关断开,然后把开关连接到Cx,Cmod上的电荷转移到Cx中。
图2中,因为Cx的电容值比Cmod大得多,所以Cmod上的电压值在充电的每一周期内只有微小的增加。这个Cmod到Cx上的电荷转换周期重复许多次,以使Cx上积累到一个大的信号,当连接到VDD时,电容Cmod上的电荷为:
Q=CV (1)
不是Cmod上的所有电荷都转移到Cx中。当Cmod上的电压跌落到Cx上的预存电压时,转换便不再进行。为检测感应的电容值是否有改变,可通过Cmod-Cx的充放电方式,把Cx充到固定的阈值VTR,再计算到达这个阈值时的周期数。在任意采样点n,Cx上的电压值为:
c.jpg

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