电容式近距传感器运用与要素考虑
要到达高灵敏度的电容式近距感测作用，需求细心考虑很多要素，包含机械规划、传感器置放方位与规划，以及终端运用的作业环境。细心*估各项规划考虑要素，有助于防止典型电容式近距传感器规划常常遭受的建置问题。本文介绍一些近距感测常见运用，以及能大幅增进规划成功机率的考虑关键。
何谓电容式进距传感器？
电容式近距传感器是一种与运用者操作接口互动的有用办法，运用者不用实践触碰到接口操控组件，其依据的是电容式感测技能，以侦测到导电物体的存在。电容式近距传感器为体系与工业研制业者带来许多共同优势，能有用进步组件的运用便当性与规划美感，并可进步需求在唤醒或发动时进行设定的设备之反应速度。
电容式进距传感器运用特性
“灯火扶引”概念
电容式近距传感器为许多运用者接口体系带来共同的操控便当性。如图1所示，近距感测功用在参加到笔记本电脑的多媒体按键列后，当运用者的手指或手挨近笔记本电脑时，即便在暗淡环境中也能供给“灯火扶引”功用，让运用者在暗淡环境中也能很简单操作按键，就像是在简直无光线的飞机客舱中运用笔电一般。
图1 近距灯火扶引可改善在暗淡环境中的实用性
其它需求在漆黑或低光源环境中正常地运作的体系，也可选用“灯火扶引”的概念，例如像内部通讯用的播送体系、手机、墙面开关、以及轿车门禁体系等。
手机主动确定与免除功用
内建触控屏幕或电容式操作接口的手机，亦可运用电容式近距传感器技能来进步运用牢靠度。当运用者把手机拿到挨近脸颊处预备拨打或接电话时，触控屏幕或电容式输入接口就会主动锁住其按键与功用，防止运用者误触手机上的完毕通话按键。当运用者通话完放下手机时，以及免除手机的确守时，电容式近距传感器亦可用来主动发动按键锁。这种功用在让手机更简单在运用方面上扮演重要人物。
进步车用和工业安全性
近距传感器还可用来进步轿车车窗或防护体系安全性。例如，当电动车窗要封闭时，一旦乘客的手挨近车窗，体系会侦测到手或手臂，并中止动作以防止乘客受伤。工业设备亦可运用电容式近距传感器操控功用，取得更高安全性。澡堂设备可运用近距感测技能，使全体环境变的更安全且更有用率。水龙头可参加近距感测功用，当手放到水龙头下方时就主动给水，当手远离水龙头时，便当即关水，彻底不会有糟蹋水的状况发作。同样地，当手置于洗手给皂机下方时，就会主动供给洗手^^^，且当其它非导电物体挨近给皂机时也不会发作误判而流出洗手^^^。而马桶和垃圾筒上盖，亦可运用电容式近距传感器来建置免手动操作功用。
进步防盗体系功用
近距感测的另一个新运用，便是防盗体系。电容式近距传感器可设置于房子四周，当屋主脱离住家时就发动戒备功用。当屋宅被窃贼侵略时，摆设在屋子恰当方位的近距传感器，就会判别出窃贼进入屋子的方位，以及在屋内走动的道路。这方面的信息能帮忙过后查询，帮忙警方更快破案。移动中的非导电物体并不会触发电容式近距传感器，例如当屋主外出时，从墙上坠落的画，防止进行误判的动作追寻。
强化液晶屏幕印象运用性
像是数字相框与液晶屏幕等有边框的产品，可运用电容式近距传感器功用来增进漂亮与易用性。传统的数字相框在产品的反面或顶部都有机械式按键。当运用者想要调整数字相框的设定值，或是设定要显现的印象，其程序一般都很费事。运用电容式操控功用，加上相框边框的近距感测组件，就能规划出简洁的单指操作功用，且当手指移开后，按键可隐藏在屏幕的边框中。图2显现模拟式按键，以及近接感测与电容式操控按键之间的比较。
图2 运用者输入类型比较示意图
传统相框上的机械式按键相框边际运用触控按键操控规划相框运用触控按键及近距传感器
传统的液晶屏幕一般在边框底部有不甚漂亮的杰出按键，或是嵌入在底部边框的按键。由于屏幕并不重，因而按这些机械按键时，有时会让屏幕移动，脱离本来的方位。对为到达单指操作意图而言，选用机械按键竟成为一种阻止。液晶屏幕越做越薄，在边框四周的触控按键，也有必要具有能够调配的高雅及流线质感。运用近距感测来辅佐现有的电容式操控组件，肯定能为液晶屏幕带来双赢的组合。
改善蓝牙无线设备运用效能
选用蓝芽技能的无线设备，亦可藉由近距感测来取得改善。当蓝芽设备欲切换至休眠形式，设备一般需求经过一段时刻后，才干唤醒以及操作。运用近距感测技能，可让“休眠中”的蓝芽设备能事前侦测到运用者行将进行的触控动作，因而可大幅缩短运用者会用到的延迟时刻。
另一项具有的优势是省电。当手指从搭载近距感测的设备上移开时，设备就能当即切换至“休眠”或省电形式。如此就不用在软件中设定无动作时的休眠时刻。要设定合适的无动作休眠时刻是很难的事，由于有时若时刻设太短，甚至当还在运用时设备就会封闭电源（试想当您在写电子邮件时，屏幕忽然变暗）。同样地，若时刻设得太长，就会构成不用要的耗电。
怎么进步电容式近距感测灵敏度？
要高灵敏度的电容式近距感测规划并不困难。依据产品的机械规划，在规划成功的近距感测规划时，有两个主要要素需考虑，一个是近距传感器的面积以及传感器接地时，和其它作用信号线路之间的耦合。一般来说，传感器越大，耦合的寄生电容就越小，近距感测的间隔与功用也就越高。
图3 典型近距触控感测组件示意图
电容式近距感测组件架构
图3显现一个典型的近距感测组件，包含一个线形近距感测天线和相关的电容式感测电路。近距感测天线一般在需求感测的四周空间围成一个回路。构成传感器回路可到达两个方针︰
能削减寄生电容，并“延伸”感测的区域；
应留意近距感测天线与周围金属机壳或其它金属外壳之间的间隔，要尽量拉大，让寄生耦合能减至小。
图4显现一个在10公格外以手指或手部挨近近距感测天线，所构成的电场散布。左图显现当近距感测组件没有遭到金属耦合时的电场散布，而右图则显现耦合效应。
图4 近距感测天线周围的电场散布图
用传导屏蔽进步感测灵敏度
图4显现跟着金属耦合添加，与手指耦合的电场就随之削减。因而，天线与手指之间的电容就削减，导致侦测间隔变短。依据金属耦合的强度，近距感测信号最多会削减10倍。把金属物体连接到传导屏蔽（driven shield），能削减与近距天线之间的耦合，例如，添加手指与天线之间的内部电容。传导屏蔽能够保持与近距传感器相同的功用来削减寄生耦合。相较于其它没有选用屏蔽的相似规划，当运用屏蔽时，侦测信号的强度可进步5倍以上。但它的侦测间隔仍不及没有金属耦合的天线。
近距感测电路调配特定PCB
近距感测天线与主操控器PCB是密不可分的，近距感测电路亦直接置于操控器的PCB中。应要特别留意近距感测电路不要置于没有接地或金属电路的PCB，由于这样会进步寄生耦兼并下降侦测规模。
动态调整电容式感测芯片满意空间规划
关于某些运用而言，并无法运用固定式近距感测天线，由于操控芯片没有剩余的I/O，或是终端设备没有满足的空间来置放涣散的天线线路。关于已运用电容感测的接口规划而言，电容感测按键或滑杆可连接在一起，建构成一个大型近距感测器，不需求别的空出一个针脚来连接近距传感器，这方面可运用动态调整的电容式感测芯片。但是因按键与滑杆和PCB电路板之间有明显的耦合，因而连接针脚会有较高的寄生电容，使得感测规模缩短。
运用屏蔽电极亦能有用下降寄生电容。若没有满足空间来放置外部天线，并安定地置于产品周围，固定式近距感测组件仍可供给抱负效能，不用忧虑天线拼装的问题。
选用韧体规划进步感测效能
选用电容式操控器韧体，可明显进步近距传感器效能。可从一段时刻中由近距感测途径所算出的几个电容式信号来均匀，以到达更远的侦测间隔。这显然会影响近距传感器的反应速度。细心查验，就能找出许多最佳的均匀时刻与侦测间隔组合。
下降LCD噪声与电磁搅扰
LCD噪声与电磁搅扰，会影响近距感测体系效能。处理此项问题一般采纳两种办法：
审慎挑选判别临界值；
妥善运用屏蔽。
或许在一个没有LCD的体系中，信噪比临界值（亦即近距感测信号与尖峰噪声的份额）会超越5：1，噪声与指触临界値就应别离调高或调低，以到达更好的噪声滤波作用。
结语
电容式近距传感器为许多不同的消费性运用产品带来更便当的操作接口、更好的工业规划、以及更多的功用。此外，近距传感器可融入许多家用产品与工业节能规划中。经过审慎考虑设备的机械规划、近距感测的尺度及设置、以及削减寄生耦合，让近距感测体系的规划更简单运用。妥善地调整手触或噪声临界値，加上运用均匀值，可进一步改善电容式近距传感器体系的效能。运用传感器操控IC的韧体重新设定功用，就能够不用用到外部操控器I/O，建置出近距感测体系。
