ZHCAC36A february 2023 – may 2023 DRV5033-Q1 , LDC3114-Q1 , TMAG5170-Q1 , TMAG5170D-Q1 , TMAG5173-Q1
電感式觸控按鈕測(cè)量傳感器上方金屬目標(biāo)的偏轉(zhuǎn)引起的電感變化,可用于需要無(wú)縫觸控按鈕(根據(jù)表面施加的力大小來(lái)工作)的應(yīng)用。
電感式感應(yīng)根據(jù)施加的力大小來(lái)工作,因此無(wú)需像某些電容式觸控按鈕那樣為表面接地,并且采用此設(shè)置時(shí),即使用戶佩戴手套或觸控表面潮濕,也能正常進(jìn)行電感式感應(yīng)。LDC3114-Q1 等器件會(huì)處理電感式傳感器中的變化,并提供表示按鈕按壓操作的數(shù)字輸出,從而使 MCU 無(wú)需對(duì)按鈕數(shù)據(jù)進(jìn)行任何數(shù)據(jù)處理。處理按鈕按壓操作的算法還包括基線跟蹤,有助于消除因灰塵、損壞或環(huán)境變化(溫度變化等)而導(dǎo)致的誤檢。
即使傳感器需要金屬目標(biāo),也無(wú)需使用金屬觸控表面。TIDA-060039 等示例使用塑料觸控表面并以下方的金屬帶作為目標(biāo)。
電感式觸控按鈕可以使用許多不同的材料作為目標(biāo),并提供可靠的檢測(cè)特性,因此這些按鈕可用于車(chē)內(nèi)和車(chē)外來(lái)檢測(cè)用戶的觸控輸入。
汽車(chē)內(nèi)部的許多按鈕都帶有照明組件。電感式觸控按鈕使用金屬目標(biāo),因此需要額外考慮如何處理照明。處理按鈕照明的最簡(jiǎn)單方法是使照明燈偏離按鈕的觸控表面。將照明燈置于按鈕側(cè)面、上方或下方可將照明與觸控按鈕層疊分離開(kāi)來(lái),但在設(shè)計(jì)中,這種方法并不總是可以接受的。要將照明燈置于觸控表面的中間,一種方法是將 LED 置于傳感器線圈的任一側(cè),并使用照明導(dǎo)光板使光像在以下層疊中那樣分散到金屬目標(biāo)上方。
可以在外部觸控表面上提供所需的照明切口,在此實(shí)現(xiàn)中,金屬目標(biāo)迭代與傳感器線圈保持完好無(wú)損。但是,此設(shè)計(jì)需要一層薄薄的照明導(dǎo)光板以及一個(gè)可產(chǎn)生足夠變形的金屬目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健的按鈕按壓檢測(cè)。此設(shè)計(jì)的替代方案是移動(dòng)金屬目標(biāo)和傳感器線圈之間的照明導(dǎo)光板,并在金屬目標(biāo)中開(kāi)一個(gè)切口,以便光線穿過(guò)。
如果可以改用 LED 作為隔塊,則此應(yīng)用中不需要照明導(dǎo)光板。此實(shí)現(xiàn)可能會(huì)使金屬目標(biāo)遠(yuǎn)離傳感器線圈,并需要在金屬目標(biāo)上開(kāi)一個(gè)孔或切口??椎男螤詈统叽鐣?huì)破壞目標(biāo)上形成的渦流,從而對(duì)目標(biāo)和傳感器耦合產(chǎn)生影響。通過(guò)仿真圓形傳感器線圈在方形目標(biāo)上產(chǎn)生的渦流,可以得到流動(dòng)的電流。
目標(biāo)上形成的渦流呈圓形,因此金屬中心的小孔不會(huì)對(duì)按鈕性能產(chǎn)生很大影響??椎某叽缡且粋€(gè)重要因素,因?yàn)檩^大的孔會(huì)減少目標(biāo)和傳感器線圈之間的耦合。
如上圖所示,當(dāng)目標(biāo)處于近距離時(shí),小孔不會(huì)造成傳感器頻率發(fā)生顯著變化,但當(dāng)孔變大時(shí),傳感器上的變化量會(huì)減小。頻率變化較小會(huì)導(dǎo)致需要讓按鈕產(chǎn)生更多的運(yùn)動(dòng)或需要用更大的力按壓按鈕,才能檢測(cè)到按鈕按壓操作。此外,如果按鈕在金屬目標(biāo)中心變形,則較大的孔會(huì)對(duì)目標(biāo)耦合產(chǎn)生更顯著的影響,因?yàn)槌騻鞲衅鞯慕饘僮冃螘?huì)更少?;蛘?,可以將 LED 置于傳感器線圈內(nèi)部,而不是外部,以免需要使用照明導(dǎo)光板來(lái)分散光線,如圖 2-12 所示。
此實(shí)現(xiàn)方案將 LED 跡線向下布放到第四層并遠(yuǎn)離傳感器線圈,將其影響降至最低。LED 添加的金屬將導(dǎo)致傳感器和金屬目標(biāo)之間的耦合發(fā)生輕微變化,但當(dāng)目標(biāo)靠近傳感器線圈時(shí),該變化不足以影響按鈕性能。如果設(shè)計(jì)需要該功能,設(shè)計(jì)人員可以用彈簧代替導(dǎo)電目標(biāo),以便支持機(jī)械運(yùn)動(dòng)。使用彈簧作為目標(biāo)時(shí),設(shè)計(jì)人員必須考慮應(yīng)用中引入一組新的問(wèn)題。首先,必須將彈簧與線圈分開(kāi),使它們不會(huì)接觸,方法是展開(kāi)墊圈來(lái)覆蓋部分電感線圈。彈簧的形狀和樣式也是一個(gè)問(wèn)題。傳統(tǒng)的壓縮彈簧可能無(wú)法為按鈕應(yīng)用提供太多的電感變化。為了解決此問(wèn)題,可以使用第一層在彈簧被壓縮之前不與自身接觸的彈簧。彈簧有間隙,不會(huì)形成完整的圓,因此彈簧上通常不會(huì)形成渦流。當(dāng)彈簧被壓縮并形成一個(gè)完整的圓或環(huán)形目標(biāo)時(shí),會(huì)形成渦流,情況更類(lèi)似于圖 2-10,并且會(huì)發(fā)生較大的電感變化。或者,如果使用錐形彈簧,目標(biāo)中心的孔會(huì)減小,并使電感隨著孔尺寸減小而發(fā)生變化。電感式觸控按鈕的實(shí)現(xiàn)可能并不僅限于這些方法。使用金屬作為目標(biāo)可讓設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中自由地利用現(xiàn)有的機(jī)械結(jié)構(gòu),前提是該實(shí)現(xiàn)可在用戶與觸控表面交互時(shí)為金屬提供一種使傳感器線圈產(chǎn)生電感變化的方法。