接近檢測傳感器在手持式觸摸屏系統中應用

本應用筆記討論了Maxim MAX44000接近檢測傳感器在手持式觸摸屏應用中的優勢，介紹了設計中的注意事項。包括如何降低系統中的串擾、改善噪聲抑制、減輕應用處理器的負荷。

為什么使用接近檢測傳感器？

觸摸屏已普遍用于各種手持式電子設備，不僅僅局限于智能手機。觸摸屏在大大改善設備功能性的同時，也帶來了諸多新的挑戰，包括知道如何以及何時響應觸摸屏操作。例如，當手機靠近用戶臉頰時，屏幕必須了解如何對其做出反應；否則，觸摸屏無意接觸到人耳或臉頰時，可能會被錯誤地解析成用戶輸入。

為了避免這一問題，最常見的方法是在手機上集成一個接近檢測傳感器（同時也增加了設備功能）。當接近檢測傳感器的讀數達到一定的門限要求，而且用戶正在通電話時，傳感器可以關閉觸摸屏。

相對于分立式解決方案，提供數字輸出的紅外接近檢測傳感器芯片（例如MAX44000）大大簡化了這一功能的實施。

Maxim接近檢測傳感器的關鍵優勢

Maxim的接近檢測傳感器具有眾多優勢。舉例來說，紅外發射器配置為吸電流，而非源出電流。便于用戶合理選擇LED的供電電壓，優化LED性能和功耗（圖1）。


圖1. MAX44000典型電路，包括LED

由于MAX44000系列產品提供I2C接口，可以方便地通過這一靈活的總線將傳感器集成到多數嵌入式系統。此外，器件支持硬件中斷。這兩項功能可確保傳感器無縫集成到大多數手持設備，同時也將傳感器信息處理所占用的處理器資源降至最少。

不僅如此，Maxim的接近檢測傳感器還內置了更多功能。例如，MAX44000在6引腳單芯片內集成了環境光檢測傳感器和接近檢測傳感器。諸如此類的解決方案避免了在實現全部光傳感器功能是使用多個傳感器。

設計考慮

MAX44000采用小尺寸、2mm x 2mm x 0.6mm、UDFN-Opto封裝，有助于用戶節省尺寸敏感應用的空間。此外，傳感器提供LED驅動電路，但需要用戶提供發射二極管的供電電源。吸電流配置下，該電路可驅動0mA至110mA電流流過發射二極管，無需外部電路既可完成這一任務。


圖2. MAX44000典型電路，帶有發射器旁路

使用該功能時需要謹慎設計，特別是當驅動電流較大時。短時間的大電流驅動脈沖使得電源上出現尖峰電流，可能在MAX44000周圍產生噪聲。有兩種方式解決這一問題：對發射二極管進行去耦，或將MAX44000的電源與發射二極管電源隔離開。去耦電容的優點是價格便宜，但缺點是必須非常靠近MAX44000和發射二極管安裝。由于這一方式多數情況下足以解決上述問題，終端用戶應首先嘗試這一方案，然后再考慮采用替代方案。圖2所示電路同時采用了兩種方案，當然，實際應用中并不需要這樣。

設計者必須仔細考慮玻璃對接近檢測傳感器的影響。絕大多數智能手機屏幕上都帶有一個玻璃罩，而且有些手機使用的是黑色玻璃。玻璃對光傳感器的影響主要表現在兩個方面：首先，應該考慮入射到IC環境光傳感器的光強有所衰減；其次，LED的發射光經過玻璃反射后重新回到傳感器，由此可能引入一定串擾（圖3）。


圖3.串擾示意圖—無擋光板


圖4.簡單擋光板的例子

緩解這一問題的方法有許多種，一種方式是在發射器和接收器之間安裝擋光板（圖4），可大幅降低反射后注入傳感器的光強；另一種方式是使發射器和接收器盡量靠近玻璃，確保電路板沒有反射。