接近传感器在触摸屏手机中的应用

通过使用ALS和接近传感器降低物联网的功耗许多便携式电子设备结合了环境光传感器（ALS）和接近检测器，以改善用户体验并最大限度地降低功耗。

直到最近，这些组合传感器的接近传感器的范围被限制在几毫米，从而限制了它们在智能手机上的应用。

然而，许多物联网应用包括恒温器，家用电器，办公设备，照明控制其他人也可以从具有更长检测范围的集成设备的电路板空间和功率节省中受益。

这是Vishay Intertechnology新推出的VCNL4100CT设计背后的推动力。

本文将探讨ALS和接近感应在移动和物联网设备方面的应用。

然后介绍VCNL4100CT，描述它的工作原理，并展示如何充分利用它进行下一次设计。

ALS和接近传感器节省电量便携式设备，ALS用于确定在不同光照条件下所需的屏幕显示强度。

这有助于屏幕可读性和整体用户体验，同时有条件地降低显示器消耗的功率。

某些设备（如智能手机）也使用光学接近检测器。

传感器输出可用于禁用触摸屏功能并关闭显示屏。

这样可以减少用户的耳朵或脸颊挂断电话，使扬声器静音或使用其他不需要的功能的几率。

靠近脸部时关闭显示器也可延长电池寿命。

如果用户将设备带离他们的耳朵以执行另一个任务（例如接听另一个呼叫），则接近传感器将检测到该动作，并且可以重新启用屏幕和触摸功能，准备输入。

将接近和环境光传感器组合到单个封装中已经成为手持设备市场的常见做法已有多年。

该集成利用了光电探测器用于两种功能的事实。

对于环境光检测，处理和过滤光电二极管输出以模仿人眼的响应。

然后使用该信息适当地调暗屏幕。

对于接近检测，红外发光二极管（IRED）发出脉冲能量，并且调谐到IRED波长的光电检测器寻找反射能量。

通过使用与外界共享电源和通信的单个封装，这种组合节省了宝贵的电路板空间。

共同封装的另一个优点是避免了两个功能之间的干扰。

接近传感器使用脉冲红外（IR）能量来确定距离。

IRED将IR信号发送到环境中，并且类似调谐的IR接收器在物体移动到。

接近传感器解析，接近传感器工作原理、主要功能及其应用接近传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。

能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。

在换为电气信号的检测方式中，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利石和引导开关的方式。

接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件，它利用位移传感器对接近的物体具有敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，通常又把接近传感器称为接近开关。

它是代替开关等接触式检测式检测方式，以无需接触被检测对象为目的的传感器的总称，它能检测对象的移动和存在信息并转化成电信号。

在JIS规格中，根据IEC60947-5-2的非接触式位置检测用开关，制定了JIS规格（JIS C 8201-5-2低压开关装置及控制装置、第5控制电路机器及开关元件、第2节接近开关）。

在JIS的定义中，在传感器中也能以非接触方式检测到物体的接近和附近检测对象有无的产品总称为接近开关，由感应型、静电容量型、超声波型、光电型、磁力型等构成。

在本技术指南中，将检测金属存在的感应型接近传感器、检测金属及非金属物体存在的静电容量型接近传感器、利用磁力产生的直流磁场的开关定义为接近传感器。

接近传感器的工作原理接近传感器又称接近开关，能以非接触方式检测到物体的接近和附近物体的有无，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。

根据检测原理和被测物体的不同，接近传感器主要分为电感式、静电容式两大类。

接近传感器工作原理电感式检测对象：具备产生感应电流的能力，否则不能被检测出来；检测距离：产生感应电流能力越强，检测距离越长。

金属磁性强弱不一，利用接近传感器对不同金属的检测距离的不同，把生产线上不同的金属罐分类。

接近传感器应用－电容式由于产品中具有不同的静电容量，利用静电容量型接近传感器可以检测出纸盒包装内有无饮品。

电容式传感器的应用实例——电容式传感器在手机上的应用摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。

电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。

电容式感测技术在手机触摸屏中的应用引言电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性。

电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脱颖而出。

虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。

当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。

利用电容式传感器，手机按键，即键垫（key mat），无需移动式元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。

此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。

整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。

轻按可能与电话号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打电话。

近年来手机设计中出现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。

这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。

手指电容所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。

在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。

正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。

简单的平行板电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。

该系统中的大部分能量直接*在电容器极板之间。

少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的电场被称为“边缘场”。

制作实用电容式传感器的部分难题在于：需要设计一组印制导线，将上述的边缘场引导到用户易接近的有效感应区域中。

一文深度了解接近传感器的应用场景接近传感器具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。

在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。

被广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。

在讲述接近传感器的应用之前，我们先来了解一下，它所具备的一些主要功能：1、检验距离检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。

2、尺寸控制金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。

3、检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。

4、转速与速度控制控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。

5、计数及控制检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。

6、检测异常检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。

7、计量控制产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。

8、识别对象根据载体上的码识别是与非。

9、信息传送ASI（总线）连接设备上各个位置上的传感器在生产线（50-100米）中的数据往返传送等。

目前，接近传感器在航空航天、工业生产、交通运输、消费电子等各行各业的领域中都有广泛的应用，下面介绍几种典型的应用场景，以便能为你在接近传感器的应用设计中打开一些思路。

人体接近传感器在ATM取款机监控中的应用人体接近传感器是一种用于检测人体接近的控制器件，可准确探知附近人物的靠近，是目前作为报警和状态检测的最佳选择。

环境光传感器和接近传感器的优势介绍手机等消费类设备正在使用越来越多的传感器来节省电力并加强与它们的互动。

一些最新的设备有十多个传感器。

对于手机制造商来说，询问这些传感器是否可以共同包装以节省电力，空间和成本是一个自然的问题。

将接近传感器与环境光传感器共同包装有很多充分的理由。

在澄清他们的角色，他们的操作和一些简单的差异之后，将讨论这些原因。

环境光传感器就像一个测量周围光线的系统的眼睛。

如果设备在室内，则是房间内的灯。

如果设备在室外，则可能在阳光下较亮或在阴凉处较少。

通过发光二极管（LED）对该光量进行测量并量化以使系统能够调整其自身的显示。

如果周围的灯光很亮，则显示器的背光以全功率运行。

如果区域较暗，则背光会减少，从而节省电力。

顺便提及，这也令用户满意。

你有没有试过在黑暗的房间里直接看到明亮的灯光？由于这种过度刺激，眼睛可以很快地疲劳，因此环境光传感器提供的调光功能是一个值得欢迎的补充。

挑战在于硅二极管会自然地对广泛的波长做出反应。

必须设计环境光传感器以模仿人眼。

这种滤波是传感器的质量测量之一，特别是因为大多数光源具有红外波长的能量（考虑哪些光源也发热）。

为了演示这种滤波，请参见图1中的图。

与人眼的响应相比，Intersil的ISL29028A在其环境光传感器中提供了最佳的滤波匹配。

图1：ISL29028A的人眼响应，环境光传感器频谱和接近感应频谱。

接近传感器测量红外信号。

接近传感器驱动外部红外LED，而不是来自周围区域的信号。

来自该LED的信号指向接近传感器上方。

如果有东西进入红外发射的路径，有些会被反射回传感器。

接近传感器内有另一个LED准备好接收这个反射光。

这允许系统对接近的某人或某事作出反应。

许多手机就是一个很好的例子。

用户不希望他们的脸颊是“按下按钮”或挂断电话，而他们的电话是他们的耳朵。

如果手机可以在电话被带到用户的耳朵时关闭触摸屏，那将是方便的。

这正是接近传感器允许手机进行的操作。

手机距离传感器原理及应用距离传感器又叫位移传感器，距离传感器一般都在手机听筒的两侧或者是在手机听筒凹槽中，这样便于它的工作。

当用户在接听或拨打电话时，将手机靠近头部，距离传感器可以测出之间的距离到了一定程度后便通知屏幕背景灯熄灭，拿开时再度点亮背景灯，这样更方便用户操作也更为节省电量。

距离传感器原理利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。

根据使用元件不同，分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。

手机使用的距离传感器是利用测时间来实现距离测量的一种传感器.红外脉冲传感器通过发射特别短的光脉冲，并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间来计算与物体之间的距离。

距离传感器的分类1、光学式位移传感器（智能传感器ZX-L-N系列等）光源发出的光通过透镜进行聚光，并照射到物体上。

物体发出的反射光通过受光透镜集中到一维的位置检测元件（PSD）＊上。

如果物体的位置（距离测定器的距离）发生变化，PSD上成像位置将不同；如果PSD的两个输出平衡发生变化，PSD上的成像位置将不同，PSD的两个输出平衡会再次发生变化。

如果将这两个输出作为A、B，计算A/（A＋B），并加上适当的拉线系数‘k’和残留误差‘C’，可求得公式为:位移量=A/(A+B)+K+C。

测得的值不是照度（亮度），而是A、B两个输出的位移量，因此即使与测定对象物之间的距离发生变化，受光光量发生变化也不会受影响，可以得到与距离的差、位置的偏移成比例的线性输出。

PSD方式与CCD(CMOS)方式PSD方式的原理特长：将对象物上的光点光束投影到受光元件上时的重心位置换算为距离CCD(CMOS)方式的原理特长：分别检测对象物上的光点光束投影到受光元件上时的CCD(CMOS)的各像素的光量，并换算为距离。

CMOS与CCD的差异CCD是指ChargeCoupledDevice（电荷传输元件）的略称，而CMOS则是ComplementaryMetalOxideSemi-conductor（互补性金属氧化半导体）的略称。