1 2 Previous Next 15 Replies Latest reply on Oct 29, 2020 7:15 PM by XiaoweiZ_71

    接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?

    user_4653071

      我使用的是CY8CKIT-040和CY8CKIT-024来实现接近感应,但是因为024是硬性PCB板,现在想要使传感器(包括屏蔽电极)变为柔性材料,以便能够运用到更多场合。请问这种想法可行吗?除了使用FPC这种柔性电路板之外,还有没有其他的方法?

        • 1. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
          XiaoweiZ_71

          使用柔性材料是可行的,除了 PFC 以外,还可以使用导电油墨(或ITO)+软膜的方式,或者直接引出一根导线来也可以做 sensor (无法做屏蔽电极),FPC用的多一些。

           

          自电容做接近感应,感应 sensor 作为能量发射源,周围的GND和手掌作为能量接收源,两者之间产生耦合电容的变化来检测人体的接近。这种自容实现接近感应的方式对工作环境的要求比较高。采用互容的方式,比如一根TX导线和一根RX导线平行走线,TX和RX之间产生自耦合电场,这样手掌接近会导致 TX 和 RX之间的互电容 Cm变化,也可以做接近检测。由于TX和 RX之间是闭合电场,所以这种互容方案受外部环境(尤其是电磁环境)的影响更小一些,但是相同的电极尺寸下接近距离没有自容方案做的远。PSOC4 也是支持互电容的,你有时间也可以评估一下互电容接近方案。

          • 2. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
            user_4653071

            谢谢您的回复,我这边目前的想法主要是两个,一个是将感应距离做大,最好能到25cm这个级别,第二个就是想要改变传感器的材质,因为cypress的屏蔽板CY8CKIT-024是基于PCB这一硬质电路板,所以我想重新设计传感器布局,而且应该是肯定要有屏蔽板的,不然我觉得应该达不到想要的距离。

             

            您上面提到的导电油墨(或ITO)+软膜,这样还能添加屏蔽电极吗?还有就是这两种方式(油墨/ITO+软膜;FPC)的话,跟普通PCB板的效果会有很大影响吗?

            • 3. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
              user_4653071

              还有就是,如果使用FPC的话,能够加装屏蔽电极吗?

              • 4. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                XiaoweiZ_71

                我们假设接近传感器 sensor 铺设在顶层,那么在顶层 sensor 周围铺设 shield 网格肯定是没有问题的,但是需要注意 shield 网格与 sensor 之间的间隔 >=1mm。 我们之所以要求 shield 与 sensor 之间要保持一定的间隔是因为 shield 是一把双刃剑,它的驱动电平与 sensor 相同,所以可以起到sensor防水和降低sensor 寄生电容(增强灵敏度)的作用,但是 shield 上的驱动电平的相位与 sensor 很难做到完全一致,特别实在上肾沿和下降沿处,总会存在不同步的地方,在这些失调点 shield 对于 sensor 来说可以理解为是外部干扰,所以将  sensor 周围的网格接GND测量到的 sensor 的背景噪声要比网格接 shield 测量到的背景噪声要小至少一倍甚至更多。所以虽然有时为了防水需求或增加灵敏度的需求,我们不得不在 sensor 周围铺设 shield 网格,但是一般会建议 sensor 与网格之间要留足至少 1mm 的 gap,避免 shield 对 sensor 的干扰过大。

                 

                因为 PFC 的的厚度只有不到 0.2mm,在 sensor 的背面直接铺设 shield 网格存在的风险就是可能会噪声 sensor 的背景噪声较大。所以 FPC 上 sensor 的背面直接铺设 shield 网格的动作应该尽量避免,不可避免时也要尽量降低 shield 网格的填充比例。

                • 5. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                  user_4653071

                  感谢您的回复!

                  但是如果不使用shield的话,那么接近感应距离会变小挺多的吧?

                   

                  所以现在的矛盾是柔性电极和shield(大的接近感应距离)很难同时满足是吗?

                  • 6. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                    XiaoweiZ_71

                    主要看接近传感器的周围是否存在大块的导体,尤其是接地的导体(比如铺地较多的PCB板,接地金属结构框架等),因为这些导体也可以吸收接近传感器的辐射能量。如果不存在以上情况,接近传感器周围是否使用 shield 网格对接近距离(灵敏度)的影响并不明显。如果 sensor 的正下方或者四周正好有这样的导体存在,那么使用 shield 做一下屏蔽对接近传感器的接近距离还是有非常明显的增强作用的。

                     

                    所以并不是说 PFC 就没有办法设计感应距离远的接近传感器,主要还是看周围环境,如果 FPC 的下方确实存在大块接地导体的话, 那么FPC底层也是需要考虑铺设 shield 屏蔽的,但是同等条件下使用 FPC 得到的信号信噪比不如 PCB好,为了达到目标信噪比,实际接近距离就会比 PCB 小一些。

                    • 7. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                      user_4653071

                      非常感谢,那如果是只考虑理论情况(在实验室里,尽可能的将其他周围导体清空)的话,即使用FPC加屏蔽,通过增大传感器的面积,再给填充网格添加一个屏蔽信号,那样应该能够实现我想要的25cm的效果吧?

                       

                      还有,我现在使用的CY8CKIT-040这个PSoC是不是有点不够用?如果是的话,那建议使用哪块kit呢?不知道PSoC6系列相比PSoC4系列在接近感应性能方面有什么优势吗?因为文档AN64846中只对比了PSoC4,没有提到PSoC6.

                      • 8. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                        XiaoweiZ_71

                        你测试使用的接近传感器的尺寸是多少?

                        • 9. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                          user_4653071

                          非常抱歉,现在才看到您的回复 !

                           

                          按照AN64846文档和AN92239文档中的描述,

                          我的初步想法是将传感器设计为直径25cm的圆环线圈。不知道这样行不行?

                          • 10. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                            XiaoweiZ_71

                            跟我我之前的调试经验,如果接近传感器做成一个圆环的话,接近距离最大可以做大 2倍的直径长度,但是这是理想环境下的极限值,我们做产品的话肯定要留出足够的余量,所以考虑留出一定的余量的话,一倍直径长度是比较可靠的接近距离,1.5倍是上限。如果你的接近传感器直径是 25cm 的话,做到 25cm的接近距离问题不大。

                            • 12. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                              user_4653071

                              另外有个关于滤波器的问题想要请问一下,文档中说“表3-6列出了对CapSense有用的滤波器类型”,这句话是不是意味着只有这些滤波器对CapSense起作用,或者说只有这些滤波器对CapSense起比较明显的作用?

                               

                               

                              以及在文档AN92239中提到的ALP滤波器,也是均值滤波器和IIR滤波器的组合,我想问一下,这个ALP滤波器对于接近感应距离的提升是不是十分有限,因为我用CY8CKIT-024和CY8CKIT-040试验的时候,有ALP时能有13cm的感应距离;但是当我在主程序中不添加ALP滤波器时,也能有11cm左右的距离。

                               

                              目前在CapSense的接近感应中,ALP滤波器是否是所有场景下的最完美的方案?因为我想将贵司的产品结合其他物体应用在具体的场景中,如果ALP仍然是最好的解决方案的话,那就没必要去考虑这个问题了。

                              • 13. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                                XiaoweiZ_71

                                上面提到的中值,均值,IIR,Jitter(去抖)等滤波器是常用的用来平滑 sensor rawdata 曲线的滤波器,使用这样滤波器可以降低 rawdata 的白噪声峰峰值,提升信噪比,这些滤波器适用于所有类型的触摸 sensor。但并不是说只有这些滤波器才有效,仅仅是这些滤波器比较简单实用而已。我们一般做触摸按键时这些常规的滤波器使用的较多。在CapSense组件中,这些滤波器可以级联起来使用。

                                 

                                ALP 滤波器是专门为接近传感器设计的滤波器,它的大致原理图是当简单到 rawdata 数据波动不大时,使用高阶IIR 滤波器做深度平滑滤波,尽量降低rawdata 的波动,但是在rawdata 波动超出阈值时则切换成均值滤波器,以获得较快的反应。ALP 滤波器是一个高度平滑与反应时间兼顾的滤波器,比较适合用于接近传感器。ALP 滤波器可以提升接近距离是因为使用了该滤波器之后 rawdata 的波动范围减小了,这样我们就可以给传感器设置更低的手指阈值和噪声阈值,从而增加接近距离,并不是ALP滤波器本身可以增强信号增长量。

                                 

                                ALP滤波器是目前我司针对接近传感器的特点专门设计的传感器,但是是不是最优的选择这个不太好下结论,因为 ALP 滤波器并不是接近传感器的必选项。选择什么样的滤波器主要看 rawdata 的波形特征,如果 IIR + 中值或者 IIR+均值滤波器已经可以需求的情况下,不使用  ALP 滤波器也是可以的。我们目前做的使用了接近传感器的项目中,一般的策略是如果不使用 ALP 滤波器能够满足感应要求,那就不使能该滤波器(降低SRAM/FALSH占用),如果接近距离难以达到要求则使能 ALP 滤波器来增强接近距离。

                                • 14. Re: 接近感应中,带屏蔽电极的传感器(sensor)能否用柔性材料制造?
                                  user_4653071

                                  谢谢!

                                  您在这里提到的rawdata能不能等同于不加滤波器时,通过BCP软件读取得到的rawcount呢?

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