当物体接近电极时,电容式接近传感器测量单电极和地之间(自电容传感器),或两个电极之间(互电容传感器)的电容变化。在这类应用中,电容一般在10pF到300pF之间,而电容的变化通常都非常小(几个fF到几个pF)。由于自电容传感器周围的电场线扩散到距离感测电极较远的地方,因而,接近检测首选自电容测量,而不是互电容测量,因为后者的电场线主要集中在发送和接收电极之间的区域内。 汽车应用电容式接近传感器的特点:
高灵敏度:要检测出被测量的电容的微小变化,传感器的灵敏度必须高且稳定。因而应当采取特殊的措施来减小电容性负载对灵敏度造成的负面影响,尤其是感测电极放置在导电表面(如金属平面、车体等)上时的影响。这可通过在电极与导电表面间加一个有效屏蔽层,来减少电容性负载的负面影响(见图1)。
A further advantage of active shields is their neutralizing effect on water films.
有效屏蔽层的另一优势是能与水膜产生中和效应。
• 防湿性:由潮湿引起的测量信号变化,会比由接近物体产生的测量信号变化更为显著。对于电容式感测方法而言,物体表面上的水膜是最大的问题之一。水膜带来的导电性会引起测量信号的变化,且这种变化类似于正常触摸引起的变化。
处理水膜效应主要有两种方法:
1.使用有效屏蔽层(如上所述)
2.缩短电荷转移时间:可将水膜看待成一个分散式RC电路(见图2)。减小电荷转移脉冲将防止这些分布电容被完全充电,从而减少水膜的影响。如果电荷转移时间控制在100ns 到250ns之间,则效果最佳。在感测区域采用正确的机械设计,并使用合适的材料,可以防止出现较厚的水膜。