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运用传感器共连优化电容式感应系统中的电源功耗(2)

上网日期: 2015年11月11日 ?? 作者: Subbarao Lanka,Shruti Hanumanthaiah ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:传感器共连? 电容式感应控制器? 响应时间?

本文第一部分简要介绍了针对电容式感应控制器,如何利用传感器共连方式优化电容式感应系统功耗的方法,同时还介绍了传感器共连的用例。本文第2部分将介绍响应时间与功耗之间的权衡关系以及其它由共连感应器解决的问题。

响应时间与功耗

在探讨感应器共连的诸多优势之前,本文先对电容式感应系统中的响应时间与功耗之间的权衡关系进行讨论。系统的响应时间是指系统接收到相应输入后发出有效输出所需要的时间。

在电容式感应应用中,由于感应器扫描花费的时间较长,因此很难同时优化功耗和响应时间。虽然可以通过改变刷新间隔来优化功耗和系统响应时间,但是仅靠刷新间隔控制,并不能取得令人满意的优化结果。如果优化装置的功耗,那么其响应时间就会相应延长,反之亦然。

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图6:典型响应时间&电流消耗曲线

鉴于此,采用另一种技术对响应时间和功耗同时进行优化。当用户与装置交互时,可快速优化电容式感应系统的响应时间;当用户未按下任何按键时,装置的功耗得到优化。

为了实现两个关键参数的优化——功耗和响应时间——需要对刷新间隔进行调整。为了优化响应时间,需要高频扫描传感器,因此刷新间隔需相对缩短(此模式又称为快速扫描模式)。为优化功耗,在低频扫描传感器的同时,装置需休眠较长时间,因此刷新间隔需相对延长(此模式又称为慢速扫描模式)。

在这两种模式下,功耗各有不同。为实现功耗与响应时间的优化,这两种模式可进行动态切换。用户未按下任何按键时,(即用户界面闲置时)电容式感应控制器进入低速扫描模式;在此模式下,功耗得到优化。当用户按下任一按键时,电容式感应控制器切换至快速扫描模式;在此模式下,响应时间得到优化。通过本段,用户对如何利用快速扫描和慢速扫描模式切换借助于共连传感器优化功率有一个大致的了解。

共连传感器解决的问题

1.功耗

下文给出传感器共连如何优化功耗的应用实例。我们利用上一节讨论的动态扫描模式切换,对响应时间和功耗进行优化。下面是平均功耗的计算式:



动态切换扫描模式的功耗

例如,设想数码相框的电容式感应用户界面有六个按键。让我们将“快速扫描模式”设置为刷新间隔50毫秒,“慢速扫描模式”设置为刷新间隔125毫秒。我们假设六个按键的传感器总扫描时间为9毫秒。对典型的电容感应式设备而言,IACTIVE的典型值将是3毫安,ISLEEP是4微安。


传感器共连下的功耗降低量

我们以之前讨论的六个按键的数码相框为例。假设慢速扫描模式下只扫描一个共连传感器,用以优化功耗。现在,我们计算新的平均电流消耗量。

假设六个按键的扫描时间为9毫秒(接触状态),共连传感器的扫描时间为6毫秒(不接触状态)。

不接触状态下共连传感器的平均电流为:


在上述案例中,使用共连传感器时的功耗降低了32%!!!!。

2.系统响应时间

当共连传感器调整为近距感测时,系统的感应时间良好。具体如下:如前一部分所述,取代以单个传感器进行近距感测,所有的传感器能够以共连的方式形成较大的感测区域,可以接近感测人手。在应用中,各个传感器具有LED背光源,当近距传感器感测到人手时,LED背光源会被打开,这样一来,用户即使在黑暗中也能查找界面。甚至在手触摸到传感器之前,LED背光源就会被打开,从而提高了黑暗中界面的可见度。因此,由于近距感测,系统对接近的手部的反应很快。开启LED后,单独对各个传感器进行扫描。

3.脚数减少

共连传感器被调整为接近传感器,取代专用的接近传感器。根据接近传感器在应用中的数量,在应用中采用小型的线脚封装装置,节省一个或多个线脚。

4.增加接近距离

a)结合所有的接近传感器,用于手势识别,感测接近的人手时,可增加接近感测的范围。

b)将触摸传感器与现有的接近传感器相结合,若接近传感器的尺寸受限制,可增加给出的电路板尺寸的接近范围。

在第2部分中,我们已经介绍了响应时间和功耗之间的权衡关系,以及共连传感器解决的其他问题。在第3部分中,我们将介绍如何实现传感器共连,以及在共连传感器应用中优化功耗的更多方法。







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