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基于电容变化的手机接近感应方案

基于电容变化的手机接近感应方案

点击数:7960 次   录入时间:03-04 11:54:21   整理:http://www.55dianzi.com   传感-检测-采集技术

    2.均值滤波器

    均值滤波器则采用了对一组采样数据取平均值得方法来提高信噪比。均值滤波器会使信号的幅值更加稳定,也就会使IIR数字滤波器的输入更加稳定,相位偏差更小。但均值滤波器阶数的增加会使得接近感应的检测响应时间增加。图10对比了信号在使用均值滤波器前后的差异。红色为使用均值滤波器前的信号,蓝色为经过均值滤波器(四阶)的信号。

电容式接近感应技术在智能手机中的新型应用

    3.IIR数字滤波器

    IIR数字滤波器具有反馈,一般认为是无限的脉冲响应。同时IIR数字滤波器的幅频特性精度很高,但相位不是线性的。也就是说在使用IIR数字滤波器的时候会使信号更加平滑,但同时会带来延时,造成整个系统的实时性有所下降。图11描述了IIR数字滤波器的原理。

电容式接近感应技术在智能手机中的新型应用

    IIR数字滤波器在接近感应的应用中尤为重要,因为接近感应需要极高的灵敏度,所以信号需要十分的稳定和平滑。尽管IIR数字滤波器会对整个系统的响应造成一些延时,但由于资源的限制,软件滤波只能采用这种方式。在图11中,yn = a * yn-1 b * xn,对于系数a和b的选择,本文经过了大量的数据仿真,还在此基础上使用了Cypress专利,实现了动态调整系数a和b,使得整个系统的响应延时得到了明显的降低。

    图12对比了信号在使用IIR数字滤波器前后的差异。红色为使用IIR数字滤波器前的信号,蓝色为经过IIR数字滤波器的信号。从图中可以明显地看出,经过IIR数字滤波器后的信号变得更加平滑,但同时也产生了一定的延时。

   

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    信号处理

    在处理信号的过程中,为了保证更大的信噪比,需要处理好信号与噪声,图13列出了信号与噪声。同时为了保证信号能够适应温度等外界条件的变化,在信号处理中引入了基线这一机制。所有的信号都是以基线为基准,同时基线随着外部环境的变化进行更新。更新的原则是,当信号小于噪声的水平时,基线进行更新,一旦信号大于噪声的水平,基线便不再更新。

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    状态判断

    在距离感应的实际应用中,由于不同客户有着不同的需求,所以在对于整个状态机的处理需要遵循几个原则:1. 保证检测的可靠性。2. 在各种限定条件下保证检测成功率最高。3. 尽量短的响应时间。

    总结

    本文设计的电容式接近感应探测系统具有结构简单、成本低、易于调试和量产等优点,同时在探测距离、反应速度、稳定性等方面也具有较高的性能。该设计在知名客户的智能手机中已经实现大规模量产,探测距离接近17mm, 响应速度的典型值是70ms, 并且通过了严格的ESD、EMC、温度等测试,实现了客户替换IR传感器的目标。



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