接近传感器在触摸屏手机中的应用
通过使用ALS和接近传感器降低物联网的功耗
通过使用ALS和接近传感器降低物联网的功耗许多便携式电子设备结合了环境光传感器（ALS）和接近检测器，以改善用户体验并最大限度地降低功耗。
直到最近，这些组合传感器的接近传感器的范围被限制在几毫米，从而限制了它们在智能手机上的应用。
然而，许多物联网应用包括恒温器，家用电器，办公设备，照明控制其他人也可以从具有更长检测范围的集成设备的电路板空间和功率节省中受益。
这是Vishay Intertechnology新推出的VCNL4100CT设计背后的推动力。
本文将探讨ALS和接近感应在移动和物联网设备方面的应用。
然后介绍VCNL4100CT，描述它的工作原理，并展示如何充分利用它进行下一次设计。
ALS和接近传感器节省电量便携式设备，ALS用于确定在不同光照条件下所需的屏幕显示强度。
这有助于屏幕可读性和整体用户体验，同时有条件地降低显示器消耗的功率。
某些设备（如智能手机）也使用光学接近检测器。
传感器输出可用于禁用触摸屏功能并关闭显示屏。
这样可以减少用户的耳朵或脸颊挂断电话，使扬声器静音或使用其他不需要的功能的几率。
靠近脸部时关闭显示器也可延长电池寿命。
如果用户将设备带离他们的耳朵以执行另一个任务（例如接听另一个呼叫），则接近传感器将检测到该动作，并且可以重新启用屏幕和触摸功能，准备输入。
将接近和环境光传感器组合到单个封装中已经成为手持设备市场的常见做法已有多年。
该集成利用了光电探测器用于两种功能的事实。
对于环境光检测，处理和过滤光电二极管输出以模仿人眼的响应。
然后使用该信息适当地调暗屏幕。
对于接近检测，红外发光二极管（IRED）发出脉冲能量，并且调谐到IRED波长的光电检测器寻找反射能量。
通过使用与外界共享电源和通信的单个封装，这种组合节省了宝贵的电路板空间。
共同封装的另一个优点是避免了两个功能之间的干扰。
接近传感器使用脉冲红外（IR）能量来确定距离。
IRED将IR信号发送到环境中，并且类似调谐的IR接收器在物体移动到。
接近传感器解析,接近传感器工作原理、主要功能及其应用
接近传感器解析，接近传感器工作原理、主要功能及其应用接近传感器，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。
能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。
在换为电气信号的检测方式中，包括利用电磁感应引起的检测对象的金属体中产生的涡电流的方式、捕测体的接近引起的电气信号的容量变化的方式、利石和引导开关的方式。
接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件，它利用位移传感器对接近的物体具有敏感特性来识别物体的接近，并输出相应开关信号，因此，通常又把接近传感器称为接近开关。
它是代替开关等接触式检测式检测方式，以无需接触被检测对象为目的的传感器的总称，它能检测对象的移动和存在信息并转化成电信号。
在JIS规格中，根据IEC60947-5-2的非接触式位置检测用开关，制定了JIS规格（JIS C 8201-5-2低压开关装置及控制装置、第5控制电路机器及开关元件、第2节接近开关）。
在JIS的定义中，在传感器中也能以非接触方式检测到物体的接近和附近检测对象有无的产品总称为接近开关，由感应型、静电容量型、超声波型、光电型、磁力型等构成。
在本技术指南中，将检测金属存在的感应型接近传感器、检测金属及非金属物体存在的静电容量型接近传感器、利用磁力产生的直流磁场的开关定义为接近传感器。
接近传感器的工作原理接近传感器又称接近开关，能以非接触方式检测到物体的接近和附近物体的有无，是代替限位开关等接触式检测方式，以无需接触检测对象进行检测为目的的传感器的总称。
根据检测原理和被测物体的不同，接近传感器主要分为电感式、静电容式两大类。
接近传感器工作原理电感式检测对象：具备产生感应电流的能力，否则不能被检测出来；检测距离：产生感应电流能力越强，检测距离越长。
金属磁性强弱不一，利用接近传感器对不同金属的检测距离的不同，把生产线上不同的金属罐分类。
接近传感器应用－电容式由于产品中具有不同的静电容量，利用静电容量型接近传感器可以检测出纸盒包装内有无饮品。
Iphone 之 内置传感
Iphone4s内置传感器
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触摸面板——电容式触摸传感器
触摸屏的种类： 电阻式触摸屏 电容式触摸屏 表面声波触摸屏 红外线式触摸屏
电容式触摸屏
当用户触摸电容屏时，由于人体电场，用户手指头和工作面形成一个耦 合电容，因为工作面上接有高频信号，于是手指头吸收走一个很小的电流。 这个电流分从触摸屏四个角上的电极中流出，并且理论上流经这四个电极 的电流与手指到四角的距离成比例，控制器通过对这四个电流比例的精密 计算，得出触摸点的位置。 在电容式触摸屏问世后多年，触摸屏都只能每次响应一个触点。 一旦我们操控超过一个触点，电容式触摸屏就会因为无法定位而 让光标错乱。
• 当环境亮度较高时，使用环境光传感器的液晶显示器会自动调成高亮 度。 • 当外界环境较暗时，显示器就会调成低亮度。
• 传感器
• 功能：当人们将手机贴近耳部开始打电话 时，手机会自动检测到这个贴近的动作， 并自动关闭手机背光和触摸屏键盘，达到 节电和防止误操作的目的。 • 传感器：红外接近传感器 • 原理：
摄像头
功能：800万像素背 照式CMOS感光元件， 原生分辨率 3264x2448。背照 式CMOS可让感光量 提升73%，同时新 加入的混合红外滤 镜可提升色彩准确 性和统一性。 传感器 ：CMOS光 电传感器 原理：
电子罗盘
电子罗盘是一种重要的导航工具，能实时提供移动物 体的航向和姿态。随着半导体工艺的 进步和手机操作系统的发展，集成了越来越多传感器 的智能手机变得功能强大，很多手机 上都实现了电子罗盘的功能。而基于电子罗盘的应用 （如Android的Skymap）在各个软 件平台上也流行起来。
电容传感器在手机上的应用
电容式传感器的应用实例——电容式传感器在手机上的应用摘要：随着传感器不断的发展与成熟，电容式传感器广泛应用于压力、液位、位移等各种检测中，在农业、工业等领域的发展作出突出贡献。
电容式传感器作为一项前途广阔的新型技术，日益受到人们的重视。
电容式感测技术在手机触摸屏中的应用引言电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，具有着十分广泛的应用前景，它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来还将在许多新兴领域体现其优越性。
电容式感测用户界面正作为手机中机械按键的一种实用的创新替代方案脱颖而出。
虽然电容式传感器可被视作传统按键的简易替代方案，但该技术不仅仅是半球型开关的一种升级。
当手机采用触摸式传感器来实现时，手机制造商在设计中可获得一种令人激动的崭新的外观感觉选择。
利用电容式传感器，手机按键，即键垫（key mat），无需移动式元件就可以实现，这样会形成平顺光滑的接触表面。
此外，设计人员还可在机械按键顶端选用电容式感测，轻按会触发电容式传感器，重按则激活机械开关。
整合了这种技术的手机不仅能感测手指的位置，还能感测到手指对按键施加压力的轻重。
轻按可能与电话号码簿翻页有关，重按则可能是往选定号码拨打电话。
近年来手机设计中出现的最引人注目的趋势之一是电容式传感器和透明导体的结合。
这种透明键垫为设计人员提供了许多具创造性的选择。
手指电容所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。
在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。
正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸传感成为可能。
简单的平行板电容器具有两个导体，其间隔着一层电介质。
该系统中的大部分能量直接*在电容器极板之间。
少许能量会泄露到电容器极板以外的空间，而由这些泄露能量所形成的电场被称为“边缘场”。
制作实用电容式传感器的部分难题在于：需要设计一组印制导线，将上述的边缘场引导到用户易接近的有效感应区域中。
一文深度了解接近传感器的应用场景
一文深度了解接近传感器的应用场景接近传感器具有使用寿命长、工作可靠、重复定位精度高、无机械磨损、无火花、无噪音、抗振能力强等特点。
在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节。
被广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业。
在讲述接近传感器的应用之前，我们先来了解一下，它所具备的一些主要功能：1、检验距离检测电梯、升降设备的停止、起动、通过位置；检测车辆的位置，防止两物体相撞检测；检测工作机械的设定位置，移动机器或部件的极限位置；检测回转体的停止位置，阀门的开或关位置；检测气缸或液压缸内的活塞移动位置。
2、尺寸控制金属板冲剪的尺寸控制装置；自动选择、鉴别金属件长度；检测自动装卸时堆物高度；检测物品的长、宽、高和体积。
3、检测物体存在有否检测生产包装线上有无产品包装箱；检测有无产品零件。
4、转速与速度控制控制传送带的速度；控制旋转机械的转速；与各种脉冲发生器一起控制转速和转数。
5、计数及控制检测生产线上流过的产品数；高速旋转轴或盘的转数计量；零部件计数。
6、检测异常检测瓶盖有无；产品合格与不合格判断；检测包装盒内的金属制品缺乏与否；区分金属与非金属零件；产品有无标牌检测；起重机危险区报警；安全扶梯自动启停。
7、计量控制产品或零件的自动计量；检测计量器、仪表的指针范围而控制数或流量；检测浮标控制测面高度，流量；检测不锈钢桶中的铁浮标；仪表量程上限或下限的控制；流量控制，水平面控制。
8、识别对象根据载体上的码识别是与非。
9、信息传送ASI（总线）连接设备上各个位置上的传感器在生产线（50-100米）中的数据往返传送等。
目前，接近传感器在航空航天、工业生产、交通运输、消费电子等各行各业的领域中都有广泛的应用，下面介绍几种典型的应用场景，以便能为你在接近传感器的应用设计中打开一些思路。
人体接近传感器在ATM取款机监控中的应用人体接近传感器是一种用于检测人体接近的控制器件，可准确探知附近人物的靠近，是目前作为报警和状态检测的最佳选择。
innos a35 全触摸屏智能手机 使用说明
4.4 短信 ·本手机支持文本信息(SMS)及多媒体信息(MMS)的收
发功能。 ·在主屏幕或主菜单上选中 按钮进入信息功能。 ·当新收到的消息时，状态指示栏上显示 图标，下
拉状态栏点击即可阅读消息。
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五. 休闲乐
5.1 相机 ·本手机内置有前、后两枚摄像头。 ·当进行视频通信时，程序自动启动前置摄像头； ·后置摄像头用于照片拍摄、视频录制，在主菜单界面
选择 或 启动后置摄像头，进行照片拍摄或视频 录制。 · 所 有 拍 摄 的 照 片 都 存 储 在 SD卡 目 录 下 的 文 件 DCIM/Camera中 ， 视 频 存 储 在 SD卡 目 录 下 的 文 件 DCIM/Camera中。
5.2 音乐 ·轻触图标 进入音乐播放器，自动将存储于SD卡的
按箭头方向插取SIM卡1
2.4 安装SD卡 本 手 机 支 持 microSD和 microSDHC存 储 卡 ， 最 高 32GB；要存储或访问用户文件，必须先插入SD卡。 注意: 若读取SD卡出错，请首
先检查SD卡是否插好；或者到 “设置>>存储”中查看是否已 卸载SD卡，若已卸载选择安装 即可。
3.2 屏幕显示及锁定
为了节省电池电量，手机如果在一定时间内没有收到任 何人为操作，屏幕显示将会被关闭，屏幕显示自动关闭 时间可在 设置->显示->屏幕超时 中设置，可以通过按 电源、菜单、主页、返回 四个按键的任意一个来唤醒屏 幕显示。
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如果在屏幕显示自动关闭5秒之后才将屏幕唤醒，此时将 进入屏幕锁定界面，屏幕的解锁方式可以在 设置->位置 与 安 全 ->设 置 屏 幕 锁 定 里 面 设 置 ， 如 果 默 认 选 择 为 “无”的话，则采用的是向下滑动屏幕上的水滴来解 锁。
接近光感应
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二.外围电路
LED A的电容是耦合电容，降低ESR，用于降低噪音。
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调节范围的定义： 中断模式是通过启用寄存器来实现的，中断阈值寄存器提供用于产 生中断的比较功能的高与低的触发点值。用户可以定义光照水平 （或者接近数据）的上方和下方闸值，来确认调节的状态。在光感 应里面，人眼响应就是来决定LCD亮度调节的多少。
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二.接近光感应原理
ATIME （Actual time）：影响着光感应的灵敏度和分辨率 ATIME=
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目前Sensor普遍采用I2C，较容易受外界因素如静电等的干扰
Srnsor接口名称 SDA SCL LDR LED A LED K INT GPIO_061 GPIO_061 Pin VREG_MSMP GPIO_29 GPIO_060 备注
数据信号 时钟信号
LED驱动器
外加LED正极 外加LED负极
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接近光感应介绍
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下面的图片就是接近光感应在手机上的位置，光感应同孔和接近感 应感应同孔，在终端上普遍使用的是3IN1的感应IC,主要有 TMD27711，TSL2771X等等 人眼响应即是灵敏度。 手机上的位置 IC内部
环境光传感器和接近传感器的优势介绍
环境光传感器和接近传感器的优势介绍手机等消费类设备正在使用越来越多的传感器来节省电力并加强与它们的互动。
一些最新的设备有十多个传感器。
对于手机制造商来说，询问这些传感器是否可以共同包装以节省电力，空间和成本是一个自然的问题。
将接近传感器与环境光传感器共同包装有很多充分的理由。
在澄清他们的角色，他们的操作和一些简单的差异之后，将讨论这些原因。
环境光传感器就像一个测量周围光线的系统的眼睛。
如果设备在室内，则是房间内的灯。
如果设备在室外，则可能在阳光下较亮或在阴凉处较少。
通过发光二极管（LED）对该光量进行测量并量化以使系统能够调整其自身的显示。
如果周围的灯光很亮，则显示器的背光以全功率运行。
如果区域较暗，则背光会减少，从而节省电力。
顺便提及，这也令用户满意。
你有没有试过在黑暗的房间里直接看到明亮的灯光？由于这种过度刺激，眼睛可以很快地疲劳，因此环境光传感器提供的调光功能是一个值得欢迎的补充。
挑战在于硅二极管会自然地对广泛的波长做出反应。
必须设计环境光传感器以模仿人眼。
这种滤波是传感器的质量测量之一，特别是因为大多数光源具有红外波长的能量（考虑哪些光源也发热）。
为了演示这种滤波，请参见图1中的图。
与人眼的响应相比，Intersil的ISL29028A在其环境光传感器中提供了最佳的滤波匹配。
图1：ISL29028A的人眼响应，环境光传感器频谱和接近感应频谱。
接近传感器测量红外信号。
接近传感器驱动外部红外LED，而不是来自周围区域的信号。
来自该LED的信号指向接近传感器上方。
如果有东西进入红外发射的路径，有些会被反射回传感器。
接近传感器内有另一个LED准备好接收这个反射光。
这允许系统对接近的某人或某事作出反应。
许多手机就是一个很好的例子。
用户不希望他们的脸颊是“按下按钮”或挂断电话，而他们的电话是他们的耳朵。
如果手机可以在电话被带到用户的耳朵时关闭触摸屏，那将是方便的。
这正是接近传感器允许手机进行的操作。
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接近传感器(CM3652)在触摸屏手机中的应用
在触摸屏手机流行之初，用户们就发现了触摸屏的一个缺陷：当我们用最常见的姿势接起电话时，往往脸部会碰到触摸屏幕上，无意中点击到了挂机键或者免提键，造成不必要的尴尬。
于是，手机厂商将接近传感器设计进了触摸屏手机，在接电话的时候自动锁屏，避免误触发。
另外，锁屏的同时还可以关掉背光，可以有效节能，延长待机时间。
接近传感器的原理非常简单，如下图。
它本质上是一个光电二极管，在其旁边放置一个红外光波长的LED。
当有物体靠近时，红外光发射的光会被物体反射回来，被接近传感器接收到，于是就感应到了物体接近。
图1：接近传感器的工作原理
为了保证接近感应功能的正常实现，需要注意一系列的问题。
首先是选取正确波长的LED。
每一个接近传感器都有其特定的响应光谱，拿Intersil公司的ISL29208A来举例。
图中橙色的线是人类眼睛的波长响应曲线，其只对350-600nm波长响应。
绿色的线是ISL29028A环境光感应功能的响应曲线，这里不做详细介绍。
红色的线是ISL29028A接近感应功能的响应曲线，可以看到它在700-950nm范围内灵敏度较高，820nm 是其最灵敏波长。
考虑到LED采购的便利性，通常选用850nm波长的LED。
图2：ISL29028A对不同波长的响应灵敏度
选定好了工作波长，还要考虑LED的发射功率。
显然，功率越大，接近感应的响应距离越远。
图3是用不同发射功率和不同反射物体做的测试结果。
由于ISL29028A是内置ADC 的集成数字式传感器，所以纵轴表示的是ISL29028A的ADC输出值。
220mA和110mA也是通过设置ISL29028A内部的寄存器来控制的输出电流。
问题来了：为了接近感应的功能，手机要额外负担100-200mA的功耗吗？显然是不合理的。
不过不用担心，接近传感器的设计者早就想到了这一点，我们用脉冲式的工作方式，可以将平均功耗降到100uA左右，如图4。
LED发射脉宽只有100us，每隔几十到几百ms发射一次，发射间歇ISL29028A处于休眠模式。
具体的间隔时间可以通过ISL29028A内部的寄存器来设置。
图3：不同LED发射功率的接近响应曲线
图4：LED发射时序
接下来的问题尤为关键，就是设置LED与传感器之间的隔断。
因为传感器必须设计在手机内部，上方有手机外壳密封，LED的光必须穿过透光外壳。
但是外壳往往会直接将大量的光直接反射回来照射在接近传感器上。
于是，即使没有物体接近的情况下，接近传感器都会接收到强烈的“反射光”，导致误判断。
所以，需要在LED与传感器之间建一堵墙，让LED 的光不能在内部反射。
如果设计两个360度包裹的套筒分别套住LED和传感器，效果最好。
图中的A,B,C,D四个距离的推荐值为：
A=4-5mm
B=C=0.5-1mm
D=2mm
图5：有无隔断情况下接近传感器的响应
在软件设计方面，芯片厂商充分考虑了手机应用的实际场景，将很多软件工作集成到了芯片内部，设计了一系列简单易操作的寄存器并提供了标准I2C接口，使系统设计得以简化。
除了刚才提到的LED驱动电流可编程，LED发射脉冲间隔可编程，ISL29028A还支持中断输出，芯片的第7脚为中断输出脚。
通常我们用它来作为接近感应的中断输出。
事先将设定好的上阈值（比如200）和下阈值（比如100）写入接近阈值寄存器，再结合图3中蓝色实线来看，当物体接近到5厘米时，即ADC读数达到200时，中断脚输出电平由高到低，表示此时有物体接近。
当物体逐渐远离达到8厘米时，即ADC读数减小到100时，中断脚输出电平由低到高，表示此时物体已经远离。
由于手机不需要对短时间的手指挥动等等动作作出接近响应，所以ISL29028A内部还有一个相当于滤波功能的寄存器，即传感器要连续n 次采样结果超过阈值才会触发中断，n的可选值为1,4,8,16。
ISL29028A还有一个自动减除环境中红外光照射值的功能，保证其在阳光直射条件下不会输出饱和，维持正常的接近感应功能。
图6：ISL29028A内部框图
上文提到了ISL29028A除了有接近感应功能外还有环境光感应的功能，从图6的框图也可以看到其内部实际上有两个独立的光电二极管，并且有双路ADC。
也就是说ISL29028A 也可以实时感应环境光亮度，自动调节背光。
在户外阳光直射的情况下，将背光亮度调到最高，在夜间完全黑暗的环境中，又可以将背光亮度调低，有效的改善手机使用的舒适度，并且达到智能化功耗管理的目的。