(5) 电感型传感器(下)

我们再回到那个金属按键 那它的基本原理其实很简单 这个 PCB上面画一个线圈 上面有个金属 中间有两个支撑 当我手往下按的时候 这个金属会有一个形变 这个形变就代表了 这个金属距离线圈的距离变近了 这个时候芯片就可以测出 它的谐振频率的变化 从而去判断按键是否按下做一个判断 这个是我们做了很多版的设计 从1234这个版 这是我们在一个客户的洗碗机 在一个长期运行的照片 它在做六个按键，123456 这个应该算是第五版 然后结构那我们当时怎么解决 我们第一个考虑的是怎么样保证 在坚硬的金属上有一个足够的形变量 所以我们做了这样一个结构设计 我们在这个最上面的金属面板 就不锈光滑的铝材 然后最下面这个是 PCB 我们在 PCB 线上面画了很多线圈 然后我会在金属面板跟 PCB 的中间 放一层塑料的塑料片 然后这个塑料片的话我会在 线圈对应的位置开口 这样的话当我手往下压的时候 由于这个塑料片是中空的 所以说我就有留了空间 给这个金属做一个形变 然后第二个是怎么保证 我的那个按键 相邻按键不会有互相干扰 同样也是这个结构 因为两个按键中间 塑料片是有东西的 是有支撑的 所以当我按在这个按键的时候 这两边会有一个支撑 所以旁边的按键就不会受影响 所以这样就可以得到 实现一个比较可靠的结构 这种我们是可以用胶水或者双面胶粘合 如果大家不想垫塑料片不想挖孔 我们可以用一个更厚的金属 然后把它掏空 留出空间 这样子同样也可以实现 比较好的按键的方式 然后它生产方便吗，应该很方便的 就几层东西 你们自己可以画个 PCB 然后往上一粘就可以了 没有很严格的工艺的要求 然后这个是我们的经验 就如果大家做不锈钢 一般的建议是 0.4 到 0.8mm 的厚度 如果我们是用铝做面板 建议是 0.8 到 1.6 这样的厚度 线圈跟金属板最好尽量是小于 1mm 除了刚刚我们前面讲的两种粘合方式 如果大家为了方便维修 不想用胶水 也可以打螺丝 面板弄螺丝孔打过去 或者说做这样的结构 用弹簧顶把板子顶住 这样也是可以的 但如果各位有更好的想法 也可以跟我们一起讨论一下 有没有更好的安装方法 所以这个是结构 那算法那当时我们很多客户 都要求不能有误触发 所以算法其实很关键 为了解决客户的要求 我们做了很多努力 客户第一个是要求灵敏度 他要求我们按压力度要小于 200g 如果你按键力度太大的话 就影响了用户体验就不好 这是第一个 然后第二个 有很好的那个容错性 拿了风枪来吹 或者拿个冰块这么滑 它都不能够出错 那这怎么整 我们那里弄了三个算法 这我们就不详细说了 第一个是基于用神经网络思想的算法 这个算法的话可以把灵敏度提高一倍 然后把误触发降低了 50% 然后第二个是 我们加了一个判据就那个差分的判据 那这个进一步降低了误触发的比例 第三个是用动态基准值的算法 这样就可以完全解决温漂 还有误触发的影响 如果各位对这个算法有兴趣 可以待会来跟我们，和我一起讨论一下 然后经过这几个算法 结果是第一个 200g 力没问题 客户按了1万次 然后的话没有相邻误触发 在快速温度变化的时候 就拿着风枪吹 或者拿冰块去滑没问题 当我开机的时候 比如有些按键被人拿锤子把它打扁了 这样也不会有影响 所以当这些问题都解决了以后 还剩一个问题就是 EMI 其实 EMI 蛮难过的 因为我们这个是一个 LC 谐振 它本身就往外发射电磁波 所以这是一个比较难的问题 但是好是好在我们是金属按键 虽然线圈是往外发电磁波 但是我们是是金属是外壳 外壳是金属的 所以辐射应该不会有问题 因为全被屏蔽掉了 所以问题在于这个传导 那这是一个传导的结果 我们在线圈的谐振点 那么有很大的一个尖峰 当时就会有很大一个麻烦 那怎么解决 那第一个是 我们这个 LDC 可以调节谐振的幅度 那我可以把幅度减小 然后达到一个平衡点 然后第二个的话 我们发现它那个传导传输的路径 是从线圈然后传到这个金属外壳 然后由于我们按规定金属外壳必须接大地 所以的话这个干扰就传到大地那边去 然后再由大地传到我们传导测试仪器里面 所以我们就会在金属面板 跟副边地之间我们加一个 Y电容 然后再做一些优化就可以把这个解决 所以经过最后我们还会优化一下 AC/DC 的 filter 那最终经过优化以后那我们整个 整机是能够通过 EMI 认证的 这个是我们一个客户的洗碗机 整机跑起来的时候的 EMI 结果 所以余量也是够的 也不会有问题 这个是我们另一个客户 他做的是那个电磁炉 然后他用我们的一个金属按键 做了一个在炉子上有六个按键 然后他同时也会做那些板卡 就他自己既做电磁炉也卖板卡 如果各位有兴趣 可以自己去设计我们刚刚说的金属按键 那如果你们想快速投入市场使用 也可以联系他们 去让他们直接可以卖那个模块 都是一种方案 刚刚我想播的视频就这两个视频 可能有些设备故障 所以我们回头可以再去播放 那往下就另外的一些应用了 我们就过一下 比如说那个测厚 这个是我们就是抛砖引玉的 看大家有没有更好的想法 那么刚刚我们说过 我们能够测到那个微米级金属的距离 所以我们现在把这个 IC 用在 那种点钞机，清分机上面去 就大概这样的结构 我们有一个齿轮 然后有个小金属片 然后上面有一个 PCB 当钱从这个齿轮下面滑过去的时候 齿轮会被顶起来 这个时候 金属片距离这个线圈的距离变近了 我就可以由此来测到这个钱的厚度 因为我们跟客户做过一个统计 如果一张新的一百块 它是大概是一百个微米 只有 0.1 个毫米的厚度 如果你用多了 它就会会翻倍那个厚度 就越旧越厚那个钞票 然后的话如果你缺了角 如果你缺了角就就零了 这就不会顶起来 如果你贴着胶纸就变得更厚 所以我们会我们会在那个 PCB 上 画一排的线圈就大概12个左右 然后让钱这么滑过去 然后因为快速采样 我们可以得到一张纸币的一个矩阵式厚度点 就可以分出来到底这个钱是新还是旧的还是残钞 这有什么用 比如说在高铁站卖火车票的地方 可能银行就需要把钱新旧钞给分开 那这个就可以用自动的方式去实现 第二个是锅材质检测 这个是由我们用在韩国一家很大厂商里面 它是用在电磁炉里面 因为大家都知道 电磁炉对锅材质是有要求的 好像是用生铁最好 然后铝啊什么的不太好 因为那我们就在那个电磁炉下面 放一个线圈 然后经过 LDC 去驱动 因为不同的那个金属材质 对谐振频率的影响是不一样的 所以的话只要客户往上面一放这个锅 不同锅的材质就会导致不同的频率 这样就可以通过检测频率来判断是什么材质的锅 然后告诉用户你这个锅非常好 或者这个锅效率不高 建议换一个做锅的检测 然后往下这个旋钮 比如在电磁炉上面 我们不希望，有一个旋钮 我不希望开孔 那我可以做一整块的玻璃不开孔 然后在这个玻璃下面放一个线圈 然后在上方的旋钮上 我就放一个渐变圆环 然后中间就用一个强力磁铁 旋钮上放一个 然后这个玻璃下面放一个 这样的话我就可以把轴心固定下来 这样的话 当这个旋钮旋转的时候 线圈上方的那个金属宽度就会发生变化 就可以判断出旋转的角度 这样有什么好处 这样的话电磁炉没有孔 清洁很方便 特别是那种如果是那种嵌入式的电磁炉 一大块玻璃没有孔 就显得就很高档也很漂亮 这是旋钮应用 目前我们在一个客户已经做了样品出来 然后今天我们也带了一个 demo 也在那边 各位待会可以去体验一下 这个也是类似的跟刚刚那个旋钮类似 通过线圈跟一个渐变金属环 我可以测量它的角度 可以到一度的精度 后面这个就是我们目前的一个产品了 我们有第一代的 1000 还有第二代的 16 系列 以及我们第三代那个 11 系列 那它们各有各的特点 那如果我们做按键的话 做按键或做角度测量 这种精度比较高的 我们就会用 16 这个系列或者 13 如果我们要做那种高速的应用 比如刚才我们说的点钞机那种速度比较高的 那我们用 101 这个系列 优先这两个系列 那前面说的东西可能都很复杂 又结构又算法又电路 那也不用担心 我们不是只做芯片 我们还会有很多参考设计 比如说这个是我们的金属按键的参考设计 有整套的方案 或者说如果各位有兴趣 我也可以分享给大家那个设计的方案 然后第二个是那个角度测量 以及那个旋钮的方案 大家在网上搜这个这个标题 也可以找到对应的那个资料 那第三个是称重 称重一个方案 那也是跟按钮类似了 我在线圈上面放一个金属片 当你有重物放在那边的时候 金属片会被往下压下去 这个时候它会引起频率变化 这样就可以把重量给算出来 目前这个 demo 能做到是 4.2g 的精度