濾波器輸出一個時序控制電路產(chǎn)生各功能塊所需的時序信號包括給印制線條B和C的信號；一個偏置電路提供各功能塊的電壓偏置信號。
檢測電路比較Cab和Cac電容上的電荷差。如果這兩個電容相同，即在A端子沒有電荷差，表示小球在中間。當球滾動時，電容發(fā)生改變，所以在A點會有電荷差。這個差值經(jīng)過積分、模數(shù)轉換、數(shù)字濾波后輸出比較結果。當Cab比Cac小時，表示小球在孔左端，反之，表示小球在孔右端。
電容型位置傳感器優(yōu)選將電容檢測電路裝配在帶孔的PCB上。這樣允許利用傳統(tǒng)的PCB技術構成一個緊湊的設計并且減少所有的寄生電容。
上述傳感器只有3個穩(wěn)定狀態(tài)：兩頭和中間。改變孔和印制線條的形狀，電容傳感器也可以做成任意位置檢測。如圖5，這里，孔是橢圓形，印制線條設計成PCB傾角與Vout線性最好的形狀。由于小球的運動軌跡是一條曲線，小球與印制線條的距離也是連續(xù)變化的，在不同點形成的電容Caball、Cbball、Ccball都不同，因此圖4電容檢測電路的輸出OUT也不同，最后OUT就可以表示為傾角的函數(shù)。當然，為了能準確計算傾角大小，ADC需要更高的精度，比如8bit或更多。
除了上面所述，這種結構還可以用來做成加速度傳感器。圖6表示了這種加速度傳感器的原理。小球受到兩個力的作用，重力G＝mg，和外力F＝ma，a是加速度，與外力的方向相反。不管G和F合力Σ（F+G）指向垂直線的左還是右，小球都會開始運動。臨界加速度是g＊tg（α），其中g是重力加速度，α是臨界傾角。這樣，小球開始運動的傾角為12.9°，加速度為9.81＊tg（12.9）= 2.26m /s2，如果PCB沿某一個方向的加速度超過 2.26m /s2，那么，小球就會向相反方向運動。另外一個例子，如果PCB固定為45°，只有PCB組件運動的加速度超過重力加速度才能使小球運動。
三、應用實例MLX90711
在小家電領域里經(jīng)常利用信號感應、位置識別技術。下面舉一個智能電熨斗中的應用實例。
智能電熨斗基于對電熨斗運行狀況的識別來進行節(jié)電保護。例如飛利浦的一款電熨斗GC1530，它可以識別電熨斗平放豎放還是運動中。主人在熨衣服的過程中，如果碰巧被其他事情打斷，當電熨斗平放持續(xù)時間超過30s，系統(tǒng)就會自動停止加熱，從而避免燙壞衣服或者引起火災。當豎直放置時間超過8min時，這時認為主人停止使用，也會停止加熱從而節(jié)電。
在這種應用里，本文所述的位置傳感器技術就發(fā)揮作用了，圖8是飛利浦電熨斗GC1530中的控制板，小球放置在一個彎曲的通孔上，右邊就是位置檢測電路。再配一個外殼就成了一個傳感器。當電熨斗（PCB組件）水平放置時，小球位于通孔的中間，兩個由小球和印制線條組成的電容最小；豎放時，小球到左端，左邊電容最大；電熨斗熨衣服時，小球往復運動，兩個電容交替變大變小。從這個應用中，我們可以切實體會到這種傳感器的簡單實用。
四、結論
現(xiàn)在，隨著相關信號處理器的性能、可靠性不斷提高，電容檢測電路已經(jīng)非常成熟。目前因其價格低廉、技術性能穩(wěn)定而受到很多知名品牌和專業(yè)人士的歡迎，正被廣泛的應用到各種自動化控制裝置中。
參考文獻：
[1] MELEXIS Co.Ltd.MLX90711 datasheet[Z]
[2] De Winter, Rudi （Heusden-Zolder,BE），Diels, Roger （Erps-Kwerps, BE）.電容型傾斜或加速度傳感器[P].美國專利: US5627316, 1997-5-6 .
作者簡介：
李建，上海交通大學微電子學院研究生，百利通電子上海有限公司現(xiàn)場應用工程經(jīng)理。主要從事光纖通信產(chǎn)品的研發(fā)、始集成電路設計及產(chǎn)品可行性研究技術規(guī)范制定。
