ZHCAC36A february   2023  – may 2023 DRV5033-Q1 , LDC3114-Q1 , TMAG5170-Q1 , TMAG5170D-Q1 , TMAG5173-Q1

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
  5. 2按钮
    1. 2.1 机械按钮
    2. 2.2 霍尔效应开关
    3. 2.3 电容式触控按钮
    4. 2.4 电感式触控按钮
  6. 3拨盘、旋钮和旋转式选择器
    1. 3.1 机械拨盘
    2. 3.2 霍尔 3D 线性拨盘
    3. 3.3 霍尔编码器
    4. 3.4 电感式编码器
    5. 3.5 滚轮
    6. 3.6 翘板开关
  7. 4总结
  8. 5参考文献
    1. 5.1 器件支持
    2. 5.2 相关文档
  9. 6修订历史记录

电感式触控按钮

电感式触控按钮测量传感器上方金属目标的偏转引起的电感变化,可用于需要无缝触控按钮(根据表面施加的力大小来工作)的应用。

GUID-06F3309B-D7DD-4326-97E5-A51CB4E578C5-low.png图 2-5 电感式感应基本操作

电感式感应根据施加的力大小来工作,因此无需像某些电容式触控按钮那样为表面接地,并且采用此设置时,即使用户佩戴手套或触控表面潮湿,也能正常进行电感式感应。LDC3114-Q1 等器件会处理电感式传感器中的变化,并提供表示按钮按压操作的数字输出,从而使 MCU 无需对按钮数据进行任何数据处理。处理按钮按压操作的算法还包括基线跟踪,有助于消除因灰尘、损坏或环境变化(温度变化等)而导致的误检。

GUID-20221214-SS0I-PWRM-W3G2-9NLMD84FZRXJ-low.svg图 2-6 基线跟踪

即使传感器需要金属目标,也无需使用金属触控表面。TIDA-060039 等示例使用塑料触控表面并以下方的金属带作为目标。

GUID-20220331-SS0I-KRSV-0G30-K2STRMD4KD5P-low.svg图 2-7 具有非导电触控表面的电感式触控按钮层叠

电感式触控按钮可以使用许多不同的材料作为目标,并提供可靠的检测特性,因此这些按钮可用于车内和车外来检测用户的触控输入。

汽车内部的许多按钮都带有照明组件。电感式触控按钮使用金属目标,因此需要额外考虑如何处理照明。处理按钮照明的最简单方法是使照明灯偏离按钮的触控表面。将照明灯置于按钮侧面、上方或下方可将照明与触控按钮层叠分离开来,但在设计中,这种方法并不总是可以接受的。要将照明灯置于触控表面的中间,一种方法是将 LED 置于传感器线圈的任一侧,并使用照明导光板使光像在以下层叠中那样分散到金属目标上方。

GUID-20221213-SS0I-4LXL-LS4G-XMCRXXSQTHCH-low.svg图 2-8 带照明导光板的照明 LDC 触控按钮

可以在外部触控表面上提供所需的照明切口,在此实现中,金属目标迭代与传感器线圈保持完好无损。但是,此设计需要一层薄薄的照明导光板以及一个可产生足够变形的金属目标来实现稳健的按钮按压检测。此设计的替代方案是移动金属目标和传感器线圈之间的照明导光板,并在金属目标中开一个切口,以便光线穿过。

GUID-20221213-SS0I-J8BT-VZCX-Z7RFCPR0PNCS-low.svg图 2-9 照明 LDC 触控按钮照明导光板替代方案

如果可以改用 LED 作为隔块,则此应用中不需要照明导光板。此实现可能会使金属目标远离传感器线圈,并需要在金属目标上开一个孔或切口。孔的形状和尺寸会破坏目标上形成的涡流,从而对目标和传感器耦合产生影响。通过仿真圆形传感器线圈在方形目标上产生的涡流,可以得到流动的电流。

GUID-20221214-SS0I-LKNL-3TTF-1MQTKRJ8NC3C-low.svg图 2-10 涡流形成

目标上形成的涡流呈圆形,因此金属中心的小孔不会对按钮性能产生很大影响。孔的尺寸是一个重要因素,因为较大的孔会减少目标和传感器线圈之间的耦合。

GUID-20221214-SS0I-6H8X-88QQ-KTZ9NBMVKXKX-low.svg图 2-11 孔尺寸比较

如上图所示,当目标处于近距离时,小孔不会造成传感器频率发生显著变化,但当孔变大时,传感器上的变化量会减小。频率变化较小会导致需要让按钮产生更多的运动或需要用更大的力按压按钮,才能检测到按钮按压操作。此外,如果按钮在金属目标中心变形,则较大的孔会对目标耦合产生更显著的影响,因为朝向传感器的金属变形会更少。或者,可以将 LED 置于传感器线圈内部,而不是外部,以免需要使用照明导光板来分散光线,如图 2-12 所示。

GUID-20221213-SS0I-WTHC-Q6CD-5C8N8GLQXWVL-low.svg图 2-12 具有中央 LED 的电感式触控按钮层叠

此实现方案将 LED 迹线向下布放到第四层并远离传感器线圈,将其影响降至最低。LED 添加的金属将导致传感器和金属目标之间的耦合发生轻微变化,但当目标靠近传感器线圈时,该变化不足以影响按钮性能。如果设计需要该功能,设计人员可以用弹簧代替导电目标,以便支持机械运动。使用弹簧作为目标时,设计人员必须考虑应用中引入一组新的问题。首先,必须将弹簧与线圈分开,使它们不会接触,方法是展开垫圈来覆盖部分电感线圈。弹簧的形状和样式也是一个问题。传统的压缩弹簧可能无法为按钮应用提供太多的电感变化。为了解决此问题,可以使用第一层在弹簧被压缩之前不与自身接触的弹簧。弹簧有间隙,不会形成完整的圆,因此弹簧上通常不会形成涡流。当弹簧被压缩并形成一个完整的圆或环形目标时,会形成涡流,情况更类似于图 2-10,并且会发生较大的电感变化。或者,如果使用锥形弹簧,目标中心的孔会减小,并使电感随着孔尺寸减小而发生变化。电感式触控按钮的实现可能并不仅限于这些方法。使用金属作为目标可让设计人员在设计中自由地利用现有的机械结构,前提是该实现可在用户与触控表面交互时为金属提供一种使传感器线圈产生电感变化的方法。