Я планирую использовать микроконтроллер с интегрированной ёмкостной сенсорной функциональностью для этого приложения. Диаметр сенсорной площадки составляет около 2 см, а необходимое расстояние распознавания — примерно 10 см, когда к нему приближается ладонь. Какой бренд микроконтроллеров с ёмкостными сенсорными возможностями обеспечивает более чувствительную производительность сенсора?
Дружище, делать дистанционный сенсор на 10 см с помощью PAD-элемента размером 2 см? С физической точки зрения это немного противоречит здравому смыслу. Изменение ёмкости при приближении пальца на расстоянии 10 см будет чрезвычайно малым (возможно, всего лишь на доли аттофарад), а ваш PAD размером 2 см физически не способен генерировать электрическое поле на такое расстояние. Даже если вы выкрутите чувствительность до максимума, любые изменения температуры и влажности окружающей среды или проходящие рядом мощные устройства вызовут ложные срабатывания.
Если вы всё же хотите использовать встроенные возможности микроконтроллера, безусловно выбирайте серию PSoC от Cypress (сейчас принадлежащую Infineon). Их технология CapSense (особенно пятого поколения CSX с взаимной ёмкостью) считается отраслевым эталоном, а технология Driven Shield обеспечивает лучшую защиту от помех. Также можно рассмотреть CapTIvate от TI, у которого хорошо проработано соотношение сигнал/шум. Но независимо от выбора производителя рекомендуется увеличить размер сенсорной антенны (PAD) или изменить её форму на кольцевую — 2 см слишком мало для таких задач.
Послушайте мой совет: избегайте емкостных решений для обнаружения на расстоянии более 10 см — позже, при массовом производстве, проблемы с помехоустойчивостью вас просто «закопают»! Особенно это критично, если вам нужно пройти испытания EMC по статическому электричеству или EFT: на такой высокой чувствительности всё превратится в кошмар.
Рекомендуем сменить решение:
- Используйте активные инфракрасные пары (ИК), стоящие в несколько копеек, или микросхему оптического датчика приближения.
- Если бюджет позволяет, сразу выбирайте простейшие датчики времени полета (ToF), такие как ST VL53L0X: они обеспечивают чрезвычайно точное измерение расстояния (ровно 10 см, если нужно), не подвержены влиянию температуры, влажности и материалов.
10-сантиметровый датчик приближения (Proximity Sensor) могут производить многие китайские компании, поэтому нет необходимости использовать такие дорогие чипы зарубежных производителей.
Рекомендуем обратить внимание на CHIPSEA (Синьхай Текнолоджи). Эта компания изначально специализировалась на высокоточных АЦП и сенсорных решениях. В серии CS32 модели с сенсорным управлением обладают высокой чувствительностью, а в библиотеке алгоритмов производителя уже есть специальные настройки для датчиков приближения. Также стоит рассмотреть Holtek (Хэтай) — признанного лидера в производстве сенсорных решений для бытовой техники. Хотя серия BS81 представляет собой специализированные ИС, их микроконтроллеры со встроенными сенсорными функциями также отличаются высокой надежностью.
Советуем сразу обратиться к дистрибьюторам за демонстрационной платой и попросить FAE завода помочь настроить пороговое значение. При таком малом расстоянии обнаружения алгоритм и разводка печатной платы важнее, чем сам чип.
Честно говоря, физически очень сложно добиться ощущения на 10 см с PAD в 2 см.
Обычно SAR-датчики (датчики приближения), используемые в телефонах, уже достигли чувствительности уровня aF (аттофарад), и на антенне размером 20мм \times 20мм максимальная дистанция детектирования обычно составляет всего 30мм \sim 50мм. Если вы хотите достичь 10 см, отношение сигнал/шум (SNR) будет чрезвычайно низким.
Если вы всё же решите пойти по пути емкостного сенсорного решения, рекомендую следующее:
- Подбор микросхемы: Не используйте встроенные сенсорные модули обычных микроконтроллеров, лучше примените специализированный SAR-датчик.
- Зарубежные производители: Semtech — отраслевой стандарт, его алгоритмы наиболее стабильны; корейская компания ABOV широко применяется в носимых устройствах.
- Китайские производители: Goodix, Awinic, Tianyi Hexin предлагают датчики с хорошими характеристиками, которые используются в цепочках поставок крупных производителей смартфонов и носимых устройств.
- Обратите внимание на сложности: При такой предельной чувствительности температурный дрейф является основной проблемой и часто вызывает ложные срабатывания.
В любом случае, на расстоянии 10 см инфракрасные (IR) решения или датчики времени полёта (ToF) гораздо надёжнее емкостных решений, а также проще управляемые по стоимости и срокам разработки.