如何將CapSense運用在保全感測系統中?

本文作者:admin       點擊: 2008-03-18 00:00
前言:
電容式感測的應用領域現正持續拓展,從手機到電腦、銷售點終端機到家電、醫療設備到保全應用系統,電容式感測的應用正不斷地出現在我們日常生活之中。 

但到底什麼是電容式感測? 電容式感測是一種典型以觸控來感測的技術,是取代傳統機械式按鍵與滑桿的另一種選擇。此外,它還能用來建置觸控式螢幕、觸控板、以及近距感測器等。電容式感測技術無須感測實際按鍵,就能偵測到導體。在許多應用中,物體指的是人體的部位,例如手指。 

保全系統是電容式感測技術的一個新興市場,電容式感測在這方面的技術相當多樣化,並能應用於許多保全系統的實際裝置中。例如用電容式感測按鈕或觸控螢幕所組成的保全系統鍵盤,就能取代機械式按鍵。此外還可運用於近距感測器,例如用於監視門或窗的移動狀態。  

電容式感測技術的運作
那麼電容式感測技術又是如何運作的?為了讓您瞭解電容式感測器的運作方式。在某些覆蓋層材質下,包括像玻璃之類的材質,配置了能導體銅片區以及導體感測器。而當兩個導電體相互接近時,就會產生電容值CP即為感測器導體片與接地片耦合產生的寄生電容,一般約在10pF到300pF之間。感測器與接地片近距放置也會產生穿越覆蓋層的邊際電場。由於人體組織基本上就是一種導體,因此若將手指移到該邊際電場的附近,就會增加整個電容系統的導電表面積。

由手指額外提供的電容值CF一般約在0.1pF至10pF之間。雖然手指造成電容改變,但與原寄生電容值比較起來仍相對較小。

感測器所測得的電容值稱為CX。沒有手指靠近時,CX基本上等於CP;當手指靠近時,CX就會是CP與CF的綜合值。

應用實例
在瞭解電容感測的運作原理後,我們再來看看它在各種保全系統中的相關應用。仔細分析一個保全系統的控制單位,一般可看到當中含有許多按鍵以及一個顯示螢幕。這些機械式按鍵通常有一個外殼來保護按鍵。塑膠外殼和機械式按鍵也都可換成電容式感測按鈕。在這種環境中,整個按鍵是一個印在電路板上,並附有一個塑膠外層的銅質墊片。若用LED為按鈕加上背光亮源,則當關閉LED時,使用者就看不到按鈕,會讓整個裝置更添美感。   

如果想進一步利用觸控螢幕來取代一般顯示器螢幕。現在就能拿掉所有機械式按鍵,不但可以縮減機板空間,還能加大螢幕尺寸,並維持整個裝置原來的尺寸,而且最重要的是按鍵的功能不再是固定不變。利用觸控螢幕,每個螢幕可在不同位置顯示按鍵,並讓這些按鍵執行不同的功能,如此即可大幅增加介面設計的功能選擇。 

其實仔細觀察電容式感測按鍵,就可看出這是一個微調的近距感測器。若我們變更轉向,就能改變偵測物體的距離。一個近距感測器不只能用來偵測物體的位置(例如門或窗),還能偵測出附近出現的人體。當有人走過一扇門,近距感測器就會啟動。

CapSense解決方案
運用電容式感測技術開發安全控制系統的關鍵,就在於要取得一個高彈性的感測解決方案。Cypress Semiconductor公司就推出一款這樣的可程式解決方案,這是以PSoC為基礎的CapSense™解決方案,這是為了能因應電容感測系統會面臨的各種設計挑戰的最佳化設計。 

CapSense解決方案的電力來源是PSoC混合訊號陣列,能讓研發業者建置在按鍵、滑桿、觸控螢幕、觸控板、以及近距感測器中,而且所有功能都集中在一顆單晶片上。預先定義的韌體開發用戶模組、參考程式碼與校正工具,都能讓研發業者能更快速、容易、且有效率地開發電容式感測應用。 

PSoC元件不單只是電容式感測器而已,其中的類比與數位資源都可運用在各種應用中。所有PSoC元件都具備基本的數位控制能力。PSoC可設定用來驅動LED、控制一組簡單的8位元PWM、同時透過I2C、SPI、或其他通訊協定進行通訊作業。具備更高階功能的裝置則需要更多數位及基本的類比功能。單一PSoC元件可配置成一個電容式感測器及溫度計或電壓監控器。

PSoC混合訊號陣列是一套包含數位與類比資源、快閃記憶體與RAM、一組8位元微控制器、還有多種其它功能的可配置陣列。這些功能讓PSoC在CapSense系列產品中能建置各項創新的電容式感測技術。利用PSoC所提供的直覺式開發環境對元件進行配置與重新配置的設定,就可符合所需的設計規格或規格變更。新的感測技術可展現更好的靈敏度與抗雜訊能力,並具備更低功耗、以及更快的更新速率。

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