Hochintegrierter kapazitiver digitaler Sensor

Der Kapazitäts-zu-Digital-Wandler LC717A30UJ mit hohem Dynamikbereich nutzt die „mutual capacitive sensing“ Methode, womit Kapazitätsänderungen bis hinab in den Femtofarad-Bereich (fF) erkennbar werden. Durch die Aufhebung parasitärer Kapazitäten erhöht sich die Empfindlichkeit, und die integrierte Störungsunterdrückung wirkt den Effekten elektromagnetischer Störungen (EMI) entgegen. Die acht kapazitativen Eingänge ermöglichen den flexiblen Einsatz des LC717A30UJ in Systemen bei denen mehrere Schalter erforderlich sind. Der Sensorbaustein integriert einen Multiplexer für die Wahl des Eingangskanals; einen A/D-Wandler; einen zweistufigen Verstärker um die Kapazitätsänderungen zu bestimmen und die analogen Amplitudenwerte auszugeben; den Systemtaktgenerator, einen Power-on-Reset-Schaltkreis sowie die erforderliche Steuerlogik. Entsprechend den Systemanforderungen lassen sich I2C- oder SPI-Schnittstellen zur Datenausgabe an den Microcontroller auswählen. Da die Empfindlichkeit des Sensors im Bereich von 150 mm liegt – weitaus mehr als bei anderen Sensoren im Markt – lassen sich sowohl Gestenbewegungen, als auch herkömmliche Touch-Betätigungen erkennen, wodurch sich die Gestaltungsmöglichkeiten der Anwendungsbedienung enorm erweitern. Natürlich kann der Baustein auch mit einem Luftspalt zwischen Sensor/Leiterplatte und/oder der Schutzabdeckung betrieben werden. Für Entwickler erübrigt sich somit der Einbau eines Lichtleiters von der Baugruppe, was die mechanische Komplexität verringert. Der Sensor integriert auch eine automatische Kalibrierfunktion welche die Empfindlichkeit entsprechend der Elektrode, Leitungskapazität und Umgebung optimiert und eigenständig kalibriert. Dadurch vereinfacht sich die Systementwicklung und die Robustheit im Feld erhöht sich. Der LC717A30UJ bietet eine schnelle Reaktionszeit mit einer Messdauer von 16 ms für seine acht Messkanäle. Er wird mit +2,6 bis +5,5 V betrieben. Im stromsparenden Standby-Modus wird nur 1 μA Strom verbraucht. Durch den hohen Integrationsgrad wird eine minimale Anzahl externer Komponenten benötigt, wodurch sich die Stückliste weiter vereinfacht. Um Automotive-Anwendungen wie Fahrzeug-Zugangssysteme und Armaturenbrett-Steuerungen zu unterstützen, ist der Sensor AEC-Q100-konform. Mit seinem hohen Integrationsgrad und großen Dynamikbereich kann er auch in berührungs- oder gestengesteuerten Bedienoberflächen in industriellen und Consumer-Endprodukten wie Induktionsherden, Kühlschränken, Home-Entertainment-Systemen, in der Gebäudeautomation, für Industrieausrüstung und Beleuchtungssteuerungen eingesetzt werden. „Touch-Technologie hat sich in der Consumer-Elektronik in den letzten zehn Jahren immer weiter durchgesetzt“, so Ikuya Kawasaki, General Manager der Intelligent Power Solutions Group bei ON Semiconductor. „Nun gibt es eine immer größere Zahl an Möglichkeiten, diese Technik in verschiedenen Nicht-Consumer-Bereichen zu etablieren. Der neue Sensor bietet alle Funktionen, um diesen Anforderungen gerecht zu werden, da er eine robuste, einfach zu implementierende Lösung darstellt, die geringe Kosten und hohe Leistungsfähigkeit kombiniert.“