【经验】如何通过分析数据来提高容性检测开发的技能?

2017-12-07 世强 风起云扬

容性触摸按键大兴其道,市场"钱途"无限,利益丰厚,但,难度也不小。那么,对我们工程师而言,如何通过更好驾驭这种新技术来赚取真金白银呢?


下面,是在日常支持工作中总结的、通过对容性触摸数据的分析来提高容性触摸性能的方法,可提高工程师们驾驭容性触摸技术的能力,供大家参考。


电容通道测试的数据,是容性通道性能最直接的体现。为了实现数据分析,首先要将数据抓出来。本文所描述的数据,提取方法为:将SILICON LABS EFM8SB10F8 MCU产生的数据,经串口发送到CP2104,转为USB数据并发送至电脑,电脑上位机软件获取数据,即可绘出数据波形图。


一、首先通过数据分析、排除数字电路干扰:

 

图1:有数字电路干扰的波形


对于EFM8SB10F系列的MCU,容性检测灵敏度很高,那么,周边的数字电路也较容易影响到它,因此,我们在分析任何一个容性检测电路前,首先要分析是否有数字电路影响到它。


如上图1,是在帮一个客户调电路的时候采集到的数据。图1 中,那个周期性的、高出的数据,显然是异常的。经查电路,这是由客户电路板上一个每秒闪动一次的状态LED灯引起的,将LED灯关掉后,异常消失。


二、通过数据分析,检查、消除背景噪声:


同上,对于明显的异常电路干扰,可以通过修改硬件等措施来消除,但还有些不大的噪声、无法通过改动硬件去除的噪声。此时,可根据波形的特点、通过数字滤波算法的方式来去除噪声,让数据更稳定。

 

图2:原始数据的波形


 

图3:加了数字滤波算法后的波形


如上图2,是原始数据的波形,上限与下限的变化值达到了40;图3,是加了数字滤波算法后的数据,它的上限与下限的变化值仅约10,显然比图2小很多。因此,加了数字滤波算法,可以大大降低背景噪声。


三、通过数据对比、检查按键等参数是否最优:


在图4中,当按键释放与按下时,电容变化值仅约100,抗干扰能力差、不利于分辨按键的按下与释放。经查客户电路,是由于按键面积小,导致了变化值小。当适度增加按键面积到10mm后,采集到的数据如图5,显然,它的上限与下限的变化值已达到了约800,提高非常明显。如此,当我们来判断按键的按下与释放状态时,便容易得多,而且,也不会担心噪声会带来误判。

 

图4:按键形状较小时所得数据


 

图5:按键形状较大时所得数据


四、通过数据观察、恰当设置双门限:


如下图6,是对多次按键操作采集到的数据。其中,我们可以很直观地看到按键按下时的上限值及按键释放后的下限值。为了防止使用单一门限导致判断按下与释放状态时的交越跳变,我们一般会采用双门限,即触发门限与释放门限。

一般情况下,我们会取:触发门限 = (上限-下限)* 0.7,释放门限 = (上限-下限)* 0.3,图6则直观地展示了这几个参数之间的关系。

 

图6:门限设置示意图


综上述,在开发容性触摸按键等容性检测应用时,如果能恰当地运用曲线等工具来分析数据,可以很形象地观察到数据的特征,为我们找到恰当的处理方式提供很好的依据。


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  • 科研狂魔 Lv4 . 资深工程师 2017-12-07
    非常好的方案,学习了!
  • 多看 Lv5 . 技术专家 2017-12-07
    电容触摸
  • 用户57916502 Lv3 . 高级工程师 2017-12-07
    直观、明了,非常好的、开发容性触摸按键的的技能哦! 收藏了,谢谢!
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