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自动检测技术及仪表课程设计之电容式传感器 第5页

更新时间:2007-10-1:  来源:毕业论文

3 电容式触摸传感器

个人身份的确定和权限的认定是人类社会生活的一个重要环节,尤其随着信息网络时代的到来,人们对安全性的要求越来越高。传统的身份识别方法在安全性、可靠性方面的不足越来越明显。随着传感器技术的发展,人们利用电容式传感器对人体不变的生物特征如指纹进行识别,从而识别人的身份,可靠性大大提高,广泛应用于养老金领取、人事工资管理、银行柜员身份确认等很多场合。电荷转移(QT)器件就是这样的一种电容式触摸传感器。QT器件利用了一种称为电荷保持的物理原理。举例来说,开关在一个短时间内施加一个电压到感应电极上对其充电,之后开关断开,第二个开关再将电极上的电荷释放到更大的一个采样电容中。人手指的触摸增大了电极的电容,导致传输到采样电容上的电荷增加,采样电容因此改变,据此就能得出检测结果。

QT器件在突发模式采样之后即进行数字信号处理,这种方法能提供比竞争方案更高的动态范围和更低的功耗,而自动校准例程可以补偿因为环境条件改变带来的漂移。更重要的是,这种方法足够灵敏,在电流透过厚的面板时不需要一个参考地连接,因此适合电池供电的设备。Quantum(量研公司)的QT芯片就是采用这种方法。

QT芯片出现在一系列具有挑战性的应用中,如微波炉和炉灶面控制。它在这些应用中必须承受很高的湿度、污染挑战。而便携式电子产品也经常面对这种情况,它们所处的环境经常变化,因此QT传感器也非常适合这种应用。QT传感器在干扰下的高电阻对于移动设备来说至关重要,因为它们附近经常有很强的辐射源,如:PC、手机等。因为这些原因,QT芯片越来越多地在便携式设备中出现。很多领先的亚洲OEM厂商都采用了这种技术,包括DECJWDigital、松下和 Microstar。例如,在JWM-8110闪存播放器中就采用了QT1080,而Microstar在其MegaPlayer536MP3播放器中采用了QT1101。这些芯片可以工作在2.85.5V电源电压下,吸收的电流大约为40μA,专门针对移动电子产品进行了优化,采用了5mm×5mm× 0.8mmQFN封装,这种封装是空间有限的手机和遥控设备所必需的。

QT1080支持8个独立的按键通道,QT1101支持10个通道。两个芯片都包括邻近按键抑制(AKSTM)功能,可以确保芯片正确地识别手指的位置。这个概念很简单,通过比较邻近按键的信号电平来确定最大值,这样就能确定"真正的"手指位置。设计者可以自行选择是否启用AKS功能。QT1080利用一个硬件状态线连接每个输入通道,而QT1101通过一个串行连接输出。像所有的QT芯片一样,这两种方法都利用扩谱搜索自动校准,使噪声抑制最大化。

一般可用多输入通道实现滑动按键或旋转按键,而专用的QT系列芯片只用三个分辨率为7(128)的通道就能实现高分辨率线性滑动或旋转界面。例如QT511(该芯片的主要目标应用也是便携式电子产品)使用三个感应通道来驱动通用电气公司的一位发明家于1978年设计的电极图形,可返回一个128点的结果。

很多设计师都利用QT芯片来替代电阻式触摸屏。因为该方法只需要将单透明层铺设在屏幕上用于感测,与多层电阻式技术相比,对光线的吸收大大降低。OEM厂家还使用多通道传感器来实现可编程的不透明触摸表面,面板的配置由软件来调配,这能帮助降低材料成本。同样的办法还为用户依据个人喜好配置触摸屏提供了可能,用户可从网络服务器下载规格,或者自己运行一个配置程序。

这种技术打开了很多应用之门,例如使用了平面位置检测QT器件,终端用户在移动电话的数字键盘上移动就可以输入中文或其他复杂字符。但是这种技术的最大应用是平面坐标触摸屏,在这种应用中,下表面感测薄膜可以替代电阻式屏,而单层薄膜获得高透明度和低成本,不需要在前面板中开孔。

如果现有的QT硬件不能满足客户的需求,用户可选用带有可编程MCU内核的芯片。定制应用实例包括Jenn-AirAttrezzi食品搅拌机,QT芯片在这个设备中负责监测用户的输入,并控制功率三端双向可控硅开关,通过一个过零同步开关来使EMC问题最小化。

辣、总结

通过这次课程设计,让我对检测技术这门课有了更深的认始。近年来随着科学技术的发展,电容式传感器的缺点不断地被克服,应用也越来越广泛,尤其是出现了数字式智能化的电容式传感器,它是一种先进的数字式测量系统。将其测量部件技术与微处理器的计算功能结合为一体,使得测量仪表至控制仪表成为全数字化系统。数字式智能化传感器的综合性能指标、实际测量准确度比传统的传感器提高了很多。总之,随着传感器技术的发展,电容式传感器的形式将会多种多样,其形式应以非接触式为研制重点。其发展方向是通过广泛应用微机等高新电子技术来获得全面性能的进一步提高,同时还要向着小型化、智能化、多功能化的方向发展。

在学习过程中,我发现自己很容易烦躁。每当查不到或不能快速掌握查阅技巧的时候,我就变的很不冷静,这点要在日后的学习中慢慢加以锻炼改善.对于一个即将踏入社会参加工作或科研工作的大学生来说,这是不应该出现的情况,我要严格的要求自己,为日后的工作学习打好坚实的基础。

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