电容检测原理.doc

一些重要材料的介电常数如下表 ? 材料???????????????????? 介电常数 ?材料????????????????? 介电常数 ?合成树脂粘结剂??????????? 3.6 ?酒精????????????????????? 25.8 ?云母????????????????????? 6 ?玻璃????????????????????? 5 ?大理石??????????????????? 8 ?硬纸????????????????????? 4.5 ?纸?????????????????????? ?2.3 ?电缆胶皮化合物??????????? 2.5 ?有机玻璃????????????????? 3.2 ?汽油????????????????????? 2.2 ?硬橡胶??????????????????? 4 ?聚乙烯化合物????????????? 2.9 ?笨乙烯??????????????????? 3 ?石英玻璃????????????????? 3.7 ?陶瓷????????????????????? 4.4 ?硅??????????????????????? 2.8 ?石蜡????????????????????? 2.2 ?木材????????????????????? 2.7 ?石英沙??????????????????? 4.5 ?水??????????????????????? 80??????????????????? ?软橡胶??????????????????? 2.5 ? OCA 2.2~2.4 一、用MSP430基于张弛震荡器的检测 图就是使用MSP430内部的比较器来实现一个张弛震荡触摸按键的的电路。在在输入端，比较器的正接到了一个电阻网络，比较器的负接到了电阻Rc与感应电容之间。比较器所接的电阻网络为比较器提供了参考电压，而这个参考电压又受到了比较器输出反馈的激励，所以其值在1/3Vcc和2/3Vcc之间反复变化。造成张弛振荡器的持续震荡，其震荡频率可由以下公式算出： fOSC = 1/[1.386 × RC × CSENSOR] 当手指接触到触摸按键以后，显然，CSENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。如果我们能够检测到这种变化的话，也就自然知道何时触摸按键被“按下”了。 检测的方法也很简单，上面我们说过，当手指接触到触摸按键以后， CSENSOR的值将会被改变，于是fosc也随之变化。频率的倒数就是周期，只要我们在一个固定的时间内去计算上升沿或下降沿的数目，那么如果在某一时刻该数目有较大的变化的话，那就说明CSENSOR的值已经被改变，即按键被“按下”了。 二、MSP430基于电阻电容充放电时间的检测 第二种方法就是基于电容充、放电时间长短的检测，下图给出了这种触摸检测方法的原理图。 在这种方法中，主要检测的是电容充电和放电的时间。首先，由一个GPIO（Load）对电容Cx进行充电；同时开启计时器进行计时；随着充电的进行，Cx的电压中不断升高，最终它将会操作某个门限电压V,当其超过门限电压V后，Acq I/O GPIO将会检测到这个事件，同时停止计时器并读出此时的数值。这样，就完成了一次充电计时过程，当手指接触到触摸按键时，Cx将会变大，显然，充电时间也会变长。通过不断比较每次充电的时间，很自然地就能得知当前是否有按键被“按下”。 同样，既然能检测充电时间，那么也能检测放电时间。这里不再赘述。 CYPRESS方式 1.1. CSA 感应方式 　　CSA 是指 CapSense 逐次逼近感应方式，只能在 CY8C20x34 PSoC 系列器件中应用。 　　图 3 CSA 结构图 　　图 3 显示了 CSA的原理方框图，其工作流程如下： 　　开关 SW1 和 SW2 与 感应电容 CX 形成了一个开关电容网络，该网络可以等效为电阻。通过将 iDAC 设置到校准电平并使 SW1 和 SW2 切换，从而将 CMOD 上的平均电压设定为随 CX 值而变化的电平。另外可设置 iDAC 至低电流电平并保持 SW2 打开，使得 CMOD 上的电压斜坡上升。在 CMOD 上用于达到 VREF 的斜坡电压的时间表示 CX 值。在比较器输出端的定时器可将斜坡时间转化为具体的数值。 　　在没有手指接触时，通过逐次逼近方式来确定需要的 iDAC 设置，从而使 CMOD 上的电压保持在 VREF，这样即可实现系统自校准。系统将为所有sensor存储单独校准的 iDAC 设置。 　　当手指接触时，CMOD 上的电压会处于更低的电压电平，这需要更多的时间才能达到阈值电压 VREF，如图 4 所示。如果 (t2-t1) 足