1831年，法拉第发清楚明了电磁感应。他发明，导体在穿过磁场时产生与移动速度直接成正比的电压：导体移动速度越快，电压就越高。如今，感应式近接传感器应用法拉第的电磁感应定律，无需实际接触传导材料就能检测到它们的距离。然而，这些传感器的最大年夜不足之处是它们只能检测金属导体，并且不合类型的金属对检测范围也会带来必定影响。

另一方面，近接电容式传感器遵守同一道理，然则可以或许检测具有传导性的任何事物或不合于传感器电极情况介电机能的任何事物。跟着人机界面设计更多地采取触摸面板来靠得住地响应敕令，近接电容式传感器变得越来越普及。如今在大年夜量不合的┞菲握面板应用中，飞思卡尔的先辈的MPR083和MPR084近接电容式触摸传感器控制器可以或许代替开关和按钮。MPR083 器件支撑8偏向扭转界面，而MPR084 器件则可以或许控制多达8个触摸板。
2 近接电容式传感器的其他应用

1 近接电容式传感器概述

近接电容式传感是一项支撑触摸检测的技巧，它经由过程测量电容和展示电容变更来反竽暌钩四周材料的变更。某些传感器经由过程生成电尝尝测量该电场合遭受的衰减，进而测出变更。与感应式传感器不合的是，近接电容式传感器可以或许检测具有传导性的任何事物或不合于传感器电极情况介电机能的任何事物。它们是出色的触摸板支撑对象，因为我们人体的重要成分是水，具有很高的介电常数；并且我们体内包含荡子物质，这使得人体成为很好的电导体。
在近接电容式传感器中，飞思卡尔应用了多种技巧。MC33794、MC33941和MC34940产品系列在传感器集成电路（IC）中包含振荡器电路，以生成高纯度、低频率5V正弦波，并由39000欧姆负载电阻器进行调节。这个AC旌旗灯号被馈入复竽暌姑器里，复竽暌姑器然后将旌旗灯号定向传输到选定的电极/参考引脚或内部测量节点上。IC主动把未选的节点连接到电路接地中，充当创建电场电流所需的返回路径。

当物体（例如我们高度绝缘和导电的身材上的一个手指）接近金属电极时，就形成了一条电路径，大年夜而导致电场电流产生变更。正常情况下，传感器测量产生电的电场中的AC阻抗，并且将将测量转化成DC输出电压。带有模数控制器（ADC）的外部微控制器然后会处理这个信息，以履行随便率性数量的功能，例如与触摸板控制面板相干的功能。然则，我们更先辈的MPR083和MPR084近接电容式触摸传感器控制器则经由过程带定制寻址的内置集成电路（I2C）生成数字输出，是以不须要外部ADC。

这种测量办法涉及RC振荡器技巧，该技巧采取GPIO检测精确电压变更。GPIO在0.5x Vdd时完成大年夜低到高的过渡，并经由过程测量延迟实现触摸检测。MPR08X系列的优势包含功耗更低、智能增长，并对特定微控制器优化了传感器算法。器件和软件都具有很高的可设备性，并且针对专用传感器版面设计还优化了控制器。时钟由存放器控制，以便实现精确的电源模式控制，降低功耗。

扭转式触摸轮是一组呈环状分列的触摸板。触摸轮不龌检陈述指的存在，并且检陈述指在触摸轮外面的地位。这个外面是指扭转式轮内周与外周间的面积。

MPR083近接电容式触摸传感器控制可以控制8偏向扭转触摸轮和线性滑轨应用。电容式滑轨是一个延长的触摸板，可以沿滑轨长度检陈述指地位。原始检测输出是一个给出触摸前提的单位和一个给出地位信息的多位字。

因为靠得住性的进步（无移动部件）、更大年夜的设计自由和更时尚的外不雅，近接电容式触摸传感正快速受到设计人员的迎接。
音量控制是电容式滑轨的典范应用。

MPR083器件具有与MPR084触摸传感器控制器雷同的特点，包含通用引脚输出，大年夜而简化了控制面板、开关改换、扭转式和线性滑轨及触摸板实施的治理。


尽管触摸传感是近接电容传感器的一个增长最为敏捷的市场，但它们也被广泛应用于花费、工业和汽车市场中的大年夜量其他立异应用。例如：

2.1 液位传感

一个应用近接电容传感测量液位的简单设计，须要在水柱中放置垂直电极条，进而在水柱壁上形成垂直的电容器。当水柱变空时，就形成一个电容器。但装满水后，电容器就一分为二，个一一个装满空气（电介质为1），另一个装满水（电介质约为80）。简单的算法可以肯定液体高度。但在诸如洗衣机等应用中，因为参加了干净剂，并且出现了尘土和其他杂质，该体系无法补偿不合的介电属性。

更尖端的电容体系应用梯度电极。这种电极分列须要将两个厚度不等的电极板彼此重叠。跟着液位上升，电极的不合地位将与水“接触”，大年夜而可以提取它们之间的独一比率。这个比率将与液位直接相干，而这个地位的绝对值将供给电介质信息。这些信息可以用来估计水中的番笕和污物含量。

2.2 近接传感

近接电容传感器的别的一个常见用处基于其检测物体近接性的才能。电容器模型等式（1）显示，电容与两个电容器极板（1/d）之间的距离呈反比。在典范应用中，传导电极极板应是个一一个电容器极板，而感应对象则充当另一个电容器极板。


3 多电极和樊篱驱动技巧

飞思卡尔的MC33794、MC33941和MC34940近接电容式触摸传感器可以支撑多个电极，为一个芯片控制的几个应用供给平台，即便这些应用的间距很大年夜。然则，因为电极旌旗灯号是经由过程电线或同轴电缆发射到传感器IC上的，所以它们会因为外界干扰而减弱。为了最大年夜限度削减干扰，飞思卡尔在这些部件中都融入了一个樊篱驱动。


樊篱驱动电路供给电极返回的AC旌旗灯号的缓冲版本。因为它与电极旌旗灯号具有雷同的┞否幅和相位，两个旌旗灯号之间没有很大年夜差别或者差别很小，是以抵消了任何电场。实际上，樊篱驱动把电极旌旗灯号大年夜外部虚拟接地中隔分开来，实现尽可能精确的长途电极测量，如同它们离IC很近一样。

一个常见应用是将樊篱驱动连到与电极和对应电极侗裳栲连的同轴电缆樊篱上。

樊篱驱动技巧的别的一个典范应用是驱动触摸传感器电极阵列后面的接地平面，来抵消可能减弱AC旌旗灯号的任何虚拟接地。樊篱驱动限制了边沿电场的旌旗灯号损掉，是以有助于确保最强大年夜的可能电场，并且在触摸面板中还能加强触摸板的灵敏度。

固然距离和电容之间的关系是一种渐近关系，但这类传感器更合适在近接中须要高分辨率应用中。例如，飞思卡尔MC34940近接电容式触摸传感器将极板中的1英尺作为电极，检测距离在1英寸外的一支手。

近接传感技巧在浩瀚市场的安然应用中发挥侧重要感化。例如，它们可以检测车内是否有人，甚至能肯定他们的个头大年夜小，以触发安然带戒备，为安然气囊安排体系供给宝贵的数据。
樊篱驱动技巧不仅使开辟人员可以或许用起码的近接电容式触摸传感器来驱动沃森WSEN大年夜量自力应用，并且还能设计大年夜量的自力电极，在更广泛的区域内履行同一功能，例如可以或许感应到乘客甚至跟踪乘客移动的智能脚垫。

近接传感与无线协定（如ZigBee技巧）的结合，实现了更广泛的┞菲握和与局域网连接，应用机会将层出不穷。安然、照明、集成的娱乐控制和通用近接检测，这些只是浩瀚应用近接电容传感技巧优势（如便利性和价格相对低廉的）的应用示例中的几个。(end)