接近传感器在触摸屏手机中的应用.doc

接近传感器(CM3652)在触摸屏中的应用 在触摸屏流行之初，用户们就发现了触摸屏的一个缺陷：当我们用最常见的姿势接起时，往往脸部会碰到触摸屏幕上，无意中点击到了挂机键或者免提键，造成不必要的尴尬于是，厂商将接近传感器设计进了触摸屏，在接的时候自动锁屏，避免误触发另外，锁屏的同时还可以关掉背光，可以有效节能，延长待机时间 接近传感器的原理非常简单，如下图它本质上是一个光电二极管，在其旁边放置一个红外光波长的LED当有物体靠近时，红外光发射的光会被物体反射回来，被接近传感器接收到，于是就感应到了物体接近 图1： 接近传感器的工作原理 为了保证接近感应功能的正常实现，需要注意一系列的问题首先是选取正确波长的LED每一个接近传感器都有其特定的响应光谱，拿Intersil公司的ISL29208A来举例图中橙色的线是人类眼睛的波长响应曲线，其只对350-600nm波长响应绿色的线是ISL29028A环境光感应功能的响应曲线，这里不做详细介绍红色的线是ISL29028A接近感应功能的响应曲线，可以看到它在700-950nm范围内灵敏度较高，820nm是其最灵敏波长考虑到LED采购的便利性，通常选用850nm波长的LED。

 图2： ISL29028A对不同波长的响应灵敏度 选定好了工作波长，还要考虑LED的发射功率显然，功率越大，接近感应的响应距离越远图3是用不同发射功率和不同反射物体做的测试结果由于ISL29028A是内置ADC的集成数字式传感器，所以纵轴表示的是ISL29028A的ADC输出值220mA和110mA也是通过设置ISL29028A内部的寄存器来控制的输出电流问题来了：为了接近感应的功能，要额外负担100-200mA的功耗吗？显然是不合理的不过不用担心，接近传感器的设计者早就想到了这一点，我们用脉冲式的工作方式，可以将平均功耗降到100uA左右，如图4LED发射脉宽只有100us，每隔几十到几百ms发射一次，发射间歇ISL29028A处于休眠模式具体的间隔时间可以通过ISL29028A内部的寄存器来设置  图3： 不同LED发射功率的接近响应曲线 图4：LED发射时序 接下来的问题尤为关键，就是设置LED与传感器之间的隔断因为传感器必须设计在内部，上方有外壳密封，LED的光必须穿过透光外壳但是外壳往往会直接将大量的光直接反射回来照射在接近传感器上于是，即使没有物体接近的情况下，接近传感器都会接收到强烈的“反射光”，导致误判断。

所以，需要在LED与传感器之间建一堵墙，让LED的光不能在内部反射如果设计两个360度包裹的套筒分别套住LED和传感器，效果最好图中的A,B,C,D四个距离的推荐值为：A=4-5mmB=C=0.5-1mmD=2mm   图5：有无隔断情况下接近传感器的响应 在软件设计方面，芯片厂商充分考虑了应用的实际场景，将很多软件工作集成到了芯片内部，设计了一系列简单易操作的寄存器并提供了标准I2C接口，使系统设计得以简化除了刚才提到的LED驱动电流可编程，LED发射脉冲间隔可编程，ISL29028A还支持中断输出，芯片的第7脚为中断输出脚通常我们用它来作为接近感应的中断输出事先将设定好的上阈值（比如200）和下阈值（比如100）写入接近阈值寄存器，再结合图3中蓝色实线来看，当物体接近到5厘米时，即ADC读数达到200时，中断脚输出电平由高到低，表示此时有物体接近当物体逐渐远离达到8厘米时，即ADC读数减小到100时，中断脚输出电平由低到高，表示此时物体已经远离由于不需要对短时间的手指挥动等等动作作出接近响应，所以ISL29028A内部还有一个相当于滤波功能的寄存器，即传感器要连续n次采样结果超过阈值才会触发中断，n的可选值为1,4,8,16。

ISL29028A还有一个自动减除环境中红外光照射值的功能，保证其在阳光直射条件下不会输出饱和，维持正常的接近感应功能  图6： ISL29028A内部框图 上文提到了ISL29028A除了有接近感应功能外还有环境光感应的功能，从图6的框图也可以看到其内部实际上有两个独立的光电二极管，并且有双路ADC也就是说ISL29028A也可以实时感应环境光亮度，自动调节背光在户外阳光直射的情况下，将背光亮度调到最高，在夜间完全黑暗的环境中，又可以将背光亮度调低，有效的改善使用的舒适度，并且达到智能化功耗管理的目的。