Hier zum Anfang eine ganz einfache Schaltung: ein und aus Schalter berührungsloser.
Um die Empfindlichkeit des Berührungssensors zu erhöhen, vergrößern Sie entweder die Fläche der Berührungsplatte oder ersetzen Sie den 470-nF-Kondensator durch einen größeren bis zu 2500 nF.
Verwendung von IC PCF8883:
Der IC PCF8883 ist so konzipiert, dass er durch eine einzigartige (von EDISEN patentierte)
digitale Technologie wie ein präziser kapazitiver Näherungssensorschalter funktioniert, um den kleinsten Unterschied in der Kapazität um seine spezifizierte Sensorplatte herum zu erfassen.
Haupteigenschaften
Die Hauptmerkmale dieses spezialisierten kapazitiven Näherungssensors
können wie folgt untersucht werden:
• Dynamischer Näherungsschalter
• Digitales Verarbeitungsverfahren
• Einstellbare Empfindlichkeit, kann sehr hoch gemacht werden
• Einstellbare Reaktionszeit
• Großer Eingangskapazitätsbereich (10 pF bis 60 pF)
• Automatische Kalibrierung
• Ein großer Abstand (mehrere Meter) zwischen Prallplatte und IC ist möglich
• Open-Drain-Ausgang (MOSFET vom P-Typ, externe Last zwischen Pin und Masse)
• Konzipiert für batteriebetriebene Anwendungen (Idd = 3 μA, typisch)
• Ausgang als Taster, Umschalter oder Impuls konfigurierbar
• Großer Betriebsspannungsbereich (VDD = 3 V bis 9 V)
• Großer Betriebstemperaturbereich (T amb = – 40 °C bis +85 °C)
• Interner Spannungsregler
• Erhältlich in SOIC8- und Wafer-Level-Chip größe-Gehäus
Eingebauter Sensormonitor
Eine eingebaute Zählerstufe überwacht die Sensortrigger und zählt entsprechend die Impulse über CUP oder CDN, der Zähler wird jedes Mal zurückgesetzt, wenn die Impulsrichtung über CUP zu CDN wechselt oder sich ändert.
Der als OUT dargestellte Ausgangsstift wird nur dann aktiviert, wenn eine ausreichende Anzahl von Impulsen über CUP oder CDN erkannt wird. Geringe Interferenzpegel oder langsame Wechselwirkungen über den Sensor oder die Eingangskapazität wirken sich nicht auf die Ausgangstriggerung aus.
Der Chip merkt sich mehrere Zustände, wie etwa ungleiche Lade-/Entlademuster, so dass eine bestätigte Ausgangsumschaltung erfolgt und eine falsche Erkennung eliminiert wird.
Fortgeschrittenes Start-up
Der IC enthält eine fortschrittliche Startschaltung, die es dem Chip ermöglicht, ziemlich schnell ein Gleichgewicht zu erreichen, sobald die Versorgung eingeschaltet wird.
Intern ist der Pin OUT als Open Drain konfiguriert, der die Pinbelegung mit einer hohen Logik (Vdd) mit maximal 20 mA Strom für eine angeschlossene Last initiiert. Wird der Ausgang mit mehr als 30mA belastet, wird die Versorgung durch den sofort auslösenden Kurzschlussschutz sofort getrennt.
Diese Pinbelegung ist auch CMOS-kompatibel und eignet sich daher für alle CMOS-basierten Lasten oder Schaltungsstufen.
Wie bereits erwähnt, bezieht sich der Abtastratenparameter “fs” selbst auf 50 % der Frequenz, die mit dem RC-Taktnetzwerk verwendet wird. Die Abtastrate kann über eine vorbestimmte Spanne eingestellt werden, indem der Wert von CCLIN geeignet festgelegt wird.
Eine intern modulierte Oszillatorfrequenz bei 4 % durch ein Pseudozufallssignal verhindert jede Möglichkeit von Interferenzen durch umgebende Wechselstromfrequenzen.
Modus zur Auswahl des Ausgangszustands
Der IC verfügt auch über einen nützlichen “Ausgangszustands-Auswahlmodus”, der verwendet werden kann, um den Ausgangsstift als Reaktion auf die kapazitive Erfassung der Eingangsstiftbelegung entweder in den monostabilen oder den bistabilen Zustand zuversetzen. Es wird auf folgende Weise gerendert:
Modus Nr. 1
(TYPE aktiviert bei Vss): Der Ausgang wird für sp aktiv gemacht, solange der Eingang unter dem externen kapazitiven Einfluss gehalten wird.
Modus #2
(TYPE aktiviert bei VDD/NTRESD): In diesem Modus wird der Ausgang als Reaktion auf eine nachfolgende kapazitive Wechselwirkung über die Sensorfolie abwechselnd EIN und AUS (hoch und niedrig) geschaltet.
Modus Nr. 3
(CTYPE aktiviert zwischen TYPE und VSS): Mit dieser Bedingung wird der Ausgangspin für eine vorbestimmte Zeitdauer als Reaktion auf jeden kapazitiven Erfassungseingang getriggert (low), dessen Dauer proportional zum Wert von CTYPE ist und variiert werden kann mit einer Rate von 2,5 ms pro nF Kapazität.
Ein Standardwert für CTYPE zum Umgehen einer Verzögerung von 10 ms in Modus Nr. 3
könnte 4,7 nF sein, und der maximal zulässige Wert für CTYPE ist 470 nF, was zu einer Verzögerung von etwa einer Sekunde führen kann. Etwaige abrupte kapazitive Eingriffe oder Einflüsse während dieser Zeit werden einfach ignoriert.
So verwenden Sie die Schaltung
In den folgenden Abschnitten lernen wir eine typische Schaltungskonfiguration kennen , die denselben IC verwendet , der in allen Produkten angewendet werden kann , die präzise stimulierte Operationen aus der Ferne erfordern .
Der vorgeschlagene kapazitive Näherungssensor kann vielfältig in vielen
verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie in den folgenden Daten
angegeben:
- Näherungserkennung
• Näherungserkennung ein
– Mobiltelefone
– Tragbare Unterhaltungseinheiten
• Schalter für medizinische Anwendungen
• Schalter für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen
• Vandalensichere Schalter
• Transport: Schalter in oder unter Polstern, Leder, Griffen, Matten und Glas
• Gebäude: Schalter in oder unter Teppichen, Glas oder Fliesen
• Sanitäranwendungen: Verwendung von Standard-Metall-Sanitärteilen als Schalter
• Hermetisch abgedichtete Tasten einer Tastatur
Eine typische Anwendungskonfiguration mit dem IC ist
unten zu sehen:
Konfiguration der Anwendungsschaltung
- a) Ohne Jumper arbeitet der PCF8883 im Impulsmodus. Bei jedem kapazitiven
Ereignis wird der Ausgang für eine definierte Zeit aktiviert. Diese definierte Zeit wird von C5 bestimmt. - b) Mit dem Jumper über den „TOG“- und „TIM“-Pins arbeitet der PCF8883 im
ToggleModus (Touch on, Touch off).
c) Mit dem Jumper über den „SW“- und „TIM“-Pins arbeitet der PCF8883 im momentanen Schaltermodus (Druckknopf).
Der Ausgang ist aktiv, solange das kapazitive Ereignisandauert.
Die + Eingangsversorgung wird mit VDD verbunden. Ein Glättungskondensator kann vorzugsweise zwischen und VDD und Masse und auch zwischen VDDUNTREGD und Masse für ein zuverlässigeres Arbeiten des Chips angeschlossen werden.
Der Kapazitätswert von COLIN, wie er am Pin CLIN erzeugt wird, legt die Abtastrate effektiv fest. Eine Erhöhung der Abtastrate kann eine Verlängerung der Reaktionszeit am Erfassungseingang mit einer proportionalen Erhöhung des Stromverbrauchs ermöglichen Näherungssensorplatte
Die erfassende kapazitive Erfassungsplatte könnte in Form einer Miniaturmetallfolie oder -platte vorliegen, die mit einer nicht leitenden Schicht abgeschirmt und isoliert ist.
Dieser Erfassungsbereich kann je nach Anwendungsbedarf entweder über längere Distanzen über ein Koaxialkabel CCABLE abgeschlossen werden, dessen andere Enden mit dem IN des IC verbunden werden können, oder die Platte kann einfach direkt mit dem IN-Pinout des IC verbunden werden.
Der IC ist mit einer internen Tiefpassfilterschaltung ausgestattet, die dazu beiträgt, alle Formen von HF-Störungen zu unterdrücken, die versuchen, über den IN-Pin des ICs in den IC einzudringen.
Zusätzlich kann, wie im Diagramm angegeben, eine externe Konfiguration unter Verwendung von HF und CF hinzugefügt werden, um die HF-Unterdrückung weiter zu verbessern und die HF-Immunität für die Schaltung zu verstärken.
Um eine optimale Leistung der Schaltung zu erzielen, wird empfohlen, dass die Summe der Kapazitätswerte von CSENSE + CCABLE + Cp innerhalb eines gegebenen geeigneten Bereichs liegen sollte, ein guter Wert könnte bei etwa 30 pF liegen.
Dies hilft dem Regelkreis, besser mit der statischen Kapazität über CSENSE zu arbeiten, um die eher langsameren Wechselwirkungen auf der erfassenden kapazitiven Platte auszugleichen.
Erzielen Sie erhöhte kapazitive Eingänge
Um einen erhöhten Pegel an kapazitiven Eingängen zu erreichen, kann es empfohlen werden, einen zusätzlichen Widerstand Rc wie im Diagramm angegeben einzubauen, der hilft, die Entladezeit gemäß den internen Timing-Anforderungsspezifikationen zu steuern.
Die Querschnittsfläche der angebrachten Sensorplatte oder einer Sensorfolie wird direkt proportional zur Empfindlichkeit der Schaltung, in Verbindung mit dem Wert des Kondensators Ccpc kann eine Reduzierung des Ccpc-Werts die Empfindlichkeit der Sensorplatte stark beeinflussen. Daher könnte Ccpc optimal und entsprechend erhöht werden, um ein wirksames Maß an Sensitivität zu erreichen.
Die mit CPC gekennzeichnete Pinbelegung ist intern hochohmig und könnte daher anfällig für Leckströme sein.
Stellen Sie sicher, dass Ccpc mit einem hochwertigen PPC vom Typ MKT oder X7RKondensator gewählt wird, um eine optimale Leistung des Designs zu erzielen.
Betrieb bei niedrigen Temperaturen
Falls das System mit einer begrenzten Eingangskapazität von bis zu 35 pF und bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von -20 Grad C betrieben werden soll, kann es ratsam sein, die Versorgungsspannung zum IC auf etwa 2,8 V herunterzuregeln. Dies senkt wiederum den Betriebsbereich der Vlicpc-Spannung, deren Spezifikation zwischen 0,6 V bis VDD – 0,3 V liegt.
Darüber hinaus könnte das Verringern des Betriebsbereichs von Vucpc dazu führen, dass der Eingangskapazitätsbereich der Schaltung proportional verringert wird.
Außerdem kann man feststellen, dass der Vucpc-Wert mit sinkenden Temperaturen zunimmt, wie in den Diagrammen gezeigt, was uns sagt, warum eine angemessene Verringerung der Versorgungsspannung bei sinkenden Temperaturen hilft.