术语和定义

参考

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作者：马修伦纳德

介绍

必须对暴露在环境中的设备进行密封的一个常见要求是，将所有金属触点类型的按钮替换为功能性的、没有这些风雨密封困难的替代品。本应用说明描述了一种使用力敏电阻(FSR)与SLG47004V一起创建触点按钮替换的方法[5.]。

原理图和框图

设计描述

概述

上面突出显示的设计旨在用作金属接触式按钮的功能替代品，同时具有超低功耗。使用与SLG47004V的内部变阻器模块之一串联的外力敏感电阻，创建电阻器分压器网络，随后由SLG47004V的内部低功耗ACMP中的一个进行采样。该ACM基于处于分频器输出处存在的电压来确定按钮的状态。一旦内部低功耗ACMP确定按下按下按钮，内部GreenPAK逻辑处理按钮按下信号以确定是否发生了单个，双或三水龙头，并将这些信号输出到专用引脚。

由于该设计中存在的力敏感电阻极容易受到由于温度变化引起的阻力变化，通常在极高/低温下+/- 15％，因此常数“不- 在宽范围的温度范围内保持“参考电压。使用SLG47004V的自动修剪功能实现这种恒定的参考电压，这些功能周期性地对分频器输出电压进行了采样并调整SLG47004V的内部变阻率电阻，允许分频器输出返回到指定的“无按压”参考电压。这种自动修剪功能不仅允许在宽范围的温度下进行准确操作，但它还允许设计适应传感器到传感器的变化以及整体系统电压电平的变化。

为了达到超低的电流消耗，ACMP和外部电阻分压器网络由SLG47004V的唤醒/睡眠控制器控制。该唤醒/睡眠控制器通过矩阵信号保持ACMP处于睡眠模式，并通过位于分压器低侧的SLG47004V内部模拟开关使电阻分压器电路处于开路状态。Chopper ACMP负责SLG47004V的自动修剪功能，它也由唤醒/睡眠控制器间接控制，该控制器使用一个中间计数器，每100个正常唤醒/睡眠周期触发一次自动修剪周期。

FSR传感器机械预加载(必选)

为了使用SLG47004V的数字变阻器正确地修整到所需的输出电压，在发生修剪之前必须永久地施加到FSR传感器的小型，一致的力。这是由于FSR在该测试中测量了超过100MΩ的非常高的无负载电阻，并且由下图所示，对于SLG47004V的数字变阻器来说，对于补偿的数字而言。预装载FSR的小质量将降低其基部“未按压”阻力，以允许SLG47004V的数字变阻器正确修整分压器。值得注意的是，这个过程不需要应用特定的力值，只要施加的力满足两个要求：

1. 应用的力在FSR内产生足够大的电阻下降，以允许分压器的适当修剪。
2. 在应用的整个寿命中，所施加的力保持恒定。

自动修剪概述

为了充分实现FSR传感器作为按钮更换，必须考虑其相当大的温度依赖性。理想情况下，系统的无按压输出电压将保持恒定的温度，允许检测到要调整的ACMP以检测所有温度的按钮。由于FSR的电阻在温度上不保持恒定，因此SLG47004V变得负责维持该输出电压。

在这种应用中，SLG47004V的变阻器用于其自动修剪功能，调整其电阻以匹配内部产生的参考电压。每当向变阻器的“SET”引脚提供高信号时，就会发生这种自动修整过程。当这个信号被带到高，无论是外部或内部逻辑，自动修剪过程开始。本节的最后提供了这个过程的波形，它显示了“SET”信号被带来高，分压器输出电压变化以匹配内部设置的参考电压，在这个波形中，是1.5 V。

这种自动修剪过程，如果实现在设备运行期间周期性地发生，将提供一个非常高水平的一致性的电压分压器的输出电压。这反过来允许一个SLG47004V的内部acmp用于检测FSR上的压力机信号，并可以在设备范围内的所有温度下进行调整以检测压力机。

结果

测量了两点的功能，以确定设计的成功。首先，设计必须用作按钮更换，响应某些按钮按序列触发适当的输出信号。其次，该装置必须尽可能少消耗。鉴于这种类型的设计可以赋予其可穿戴技术的使用，因此施加了10个UA的最大静态电流作为设计限制。

按钮 - 按功能

FSR按钮设置的各种操作条件的波形捕捉可以在下面找到，并附有说明和标签。亚博全网在本次试验中，VDDA设置为3.3 V，并对FSR进行少量的机械预加载。此外，自动调整参考电压设置为1.5 V，变阻器的“set”信号被内部计数器设置为每100个ACMP采样周期升高一次。

目前的消费

静态电流的测试主要以25 Hz的采样率发生，因为这似乎似乎提供了一种充分响应的按钮设计。DC电源监视器用于捕获装置的平均IQ，包括外部函数，在十秒钟内，所述电源监视器的采样率设定为50kHz以进行这些测试。以下是所述直流电源监视器的捕获窗口：

捕获中的两个峰值代表设计的自动微调窗口，负责修改SLG47004V的内部变阻器值，以允许上述原理图中的分压器匹配参考电压。由于该设备已经适当地自动修剪，SLG47004V内部负责自动修剪功能的斩波ACMP立即关闭，从而导致一个短尖峰。捕获的每一个较小的尖峰代表SLG47004V的内部低功耗ACMP被通电，以检查这个参考电压是否下降到某个阈值以下，这将表明按钮按下了。

主要测试参数,防止一个更高层次的精度进行这个测试时的力敏电阻用于这个设计必须有一定数量的机械“预”力量为了使传感器的电阻下降SLG47004V能有效auto-trim范围内。这个传感器不仅对传感器上的力的大小非常敏感，而且对传感器上的力的确切位置也非常敏感。由于传感器太小，无法使用各种参考权重，因此可以观察到平均有功电流测量值在测试与测试之间的4ua和5ua之间波动。

结论

该设计在许多样本速率下测试，从10 Hz到1 kHz。在这些采样率中，确定提供足够的按钮性能和低功耗，25 Hz似乎是理想的ACMP采样频率。然而，在所有测试条件下，SLG47004V和FSR的组合被证明是一种稳定且良好的纽扣替换解决方案。