PDF《AN-829 应用笔记》

AN-829 应用笔记 OneTechnologyWay?P.

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8 AD7142上的环境补偿: 温度和湿度对电容式传感器的影响 作者:Susan Pratt 简介 电容检测已成为替代消费设备中当前使用的用户输入机制 的潜在选择.诸如手机、数码相机、MP3播放器以及其他 便携式媒体播放器等众多产品都适合采用电容检测机制. 电容检测有多种优势.它可以给用户带来一种具有更高灵 敏度、更多控制权的接口.电容式传感器易于生产,而且 可靠,与当前的机械接口相比具有诸多优势.然而,各类 电容式传感器都会受到周围环境中电容变化的影响.湿度 或温度的变化可能会干扰传感器的运行,有时甚至会使传 感器完全停止工作. ADI的电容检测解决方案由AD7142电容-数字转换器IC、 PCB片上传感器以及与AD7142通信的软件构成.AD7142 中的一个关键元件是执行环境补偿的片内数字逻辑.这样 可以确保自动补偿环境变化对电容式传感器的影响.本应 用笔记将描述该片内逻辑的重要性,以量化方法研究不断 变化的环境因素对典型传感器配置的影响.本文档同时还 将说明AD7142上的补偿程序如何确保传感器能在处于变化 中的环境条件下继续正常工作. AN-829 Rev.

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8 目录 简介.1 传感器配置.3 温度和湿度的影响

4 传感器工作原理.5 环境补偿.5 修订历史 2005年12月―版本0:初始版 Rev.

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8 SENSOR PCB LAYER

4 SENSOR PCB LAYER

3 SENSOR PCB LAYER

1 SENSOR PCB LAYER

2 B B B B JOY PAD SLIDER SLIDER AD7142 CIN11

9 CIN12

10 CIN13

11 CBIAS

12 AV CC

13 AGND

14 SRC

15 SRC

16 CIN2 CIN1 CIN0 V REF C V REF + TEST GPIO INT

32 31

30 29

28 27

26 25 CS/ADD1

24 SCLK

23 SDI/ADD0

22 SDO/SDA

21 VDRIVE

20 DGND2

19 DGND1

18 DVCC

17 CIN3

1 CIN4

2 CIN5

3 CIN6

4 CIN7

5 CIN8

6 CIN9

7 CIN10

8 VCC 05848-001 SENSOR PCB LAYER

2 图1. 传感器配置 传感器配置 为了量化温度和湿度变化对测得电容值的影响,我们测试 了三种传感器配置.这些传感器配置包括一个手柄、一个 按钮和一个滑块,全部以图1所示方式连接到AD7142. AN-829 Rev.

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8 52000

51500 51000

50500 50000

49500 49000

48500 48000

10 98

90 70

50 30 05848-002 MEASURED VALUE HUMIDITY (%) BUTTON

1 (CIN7) 30°C BUTTON

2 (CIN8) 30°C BUTTON

1 (CIN7) 50°C BUTTON

2 (CIN8) 50°C BUTTON

1 (CIN7) 70°C BUTTON

2 (CIN8) 70°C 图2. 环境对按钮传感器的影响

31700 31600

31500 31400

31300 31200

31100 31000

10 98

90 70

50 30 05848-003 MEASURED VALUE HUMIDITY (%) JOY PAD VALUE (CIN4) 50°C JOY PAD VALUE (CIN6) 50°C JOY PAD VALUE (CIN4) 70°C JOY PAD VALUE (CIN6) 70°C JOY PAD VALUE (CIN4) 30°C JOY PAD VALUE (CIN6) 30°C 图3. 环境对手柄传感器的影响

40900 40700

40500 40300

40100 39900

39700 39500

10 98

90 70

50 30 05848-004 MEASURED VALUE HUMIDITY (%) ACTIVATION (CIN1) 30°C ACTIVATION (CIN1) 10°C ACTIVATION (CIN1) 50°C ACTIVATION (CIN1) 70°C 图4. 环境对滑块传感器的影响 AN-829 温度和湿度的影响 图2至图4展示了当传感器内部和周围的环境温度或湿度发 生变化时,测得ADC值的变化.这里的测得值是环境电 容――即在未接触传感器时进行测量. 这些图显示,随着环境温度的升高,各传感器的测得电容 随之变化.(测得值为从AD7142上的电容-数字转换器输出 的ADC代码).这些变化是不可预测的,因为测得的电容 可能升高也可能下降.例如,在30°C时,按钮1传感器的 测得值约为48550.当温度升至50°C时,传感器输出也会 增加.然而,当温度进一步升至70°C时,传感器的输出下 降至48500以下,比30°C时测得的值小. 图2至图4同时展示了环境湿度升高的影响.同样,传感器 输出因湿度而变化,但是具有不可预测性. Rev.