CDC技术助臂力 电容触控打造多元医疗应用

　　电容触控传感在医疗照护的应用将更为多元。藉由电容数位转换（CDC）技术，电容触控传感器不仅可顺利量测外部电容变化值，亦可将其转换成数位讯号，提供给主处理器，进而确保传感器的可靠性，有助扩大电容触控传感器于医疗照护领域的应用。

　　近年来，电子科技的进步已经使医疗照护产业中的许多创新想法获得实现与改善。医疗照护设备的挑战包括开发新的诊断与治疗方法、实现远端监测与在家医疗照护装置、改善品质与可靠度及加强弹性与易用性。本文将会讨论电容数位转换器（CDC）技术，如何让医疗照护应用使用高性能电容触控传感的目标得以实现。

　　提供新颖使用输入模式　电容触控传感控制器露锋芒

　　电容触控传感器能够以按钮、滑动条（Slider Bar）、滚轮或是其他类似于图1中所示的提供使用者介面型态。

　
图1 触控传感器布局范例

　　每个灰色的几何区域都代表一个在印刷电路板（PCB）上的传感器电极，结合后则形成虚拟电容器的板子；另一个板子则是由使用者的手指所形成，基本上为接地的传感器输入，为启动与介接电容触控传感器所设计的电容触控传感控制器，量测来自于单电极传感器的电容变化。该元件首先会输出一组触发讯号对电容器板进行充电。而当有一个物体，如使用者的手指靠近传感器时，虚拟电容器就会形成，而使用者就会成为第二组电容器板（图2）。电容量的量测是利用CDC进行。

　　

　　图2 电容传感示范与典型的响应

　　能够传感外部传感器电容变化的CDC利用此资讯来启动一组传感器。分别拥有十叁组与八组电容传感器输入的电容触控传感控制器，都具有晶片内建的校正逻辑，能对周围环境改变所导致的量测变化进行补偿，进而确保外部传感器不会因温度或湿度改变，而导致假触发。

　　电容触控传感控制器提供不同的作业模式、使用者可编程的转换定序，以及非常弹性化的控制特点。这些特点使它们很适用于高解析度的触控传感器功能，如滑动条或滚轮等，且具有最少的软体需求。此外，按钮传感器的应用也可以完全利用晶片内建的数位逻辑实现，毋需任何软件。

　　电容量侦测与量测

　　电容量是电容器将能源储存在电场中的能力。在其额定型式--平行板电容器中，其电容量C是电荷Q在一定电压V之下，储存于电容器中的计量，其计算公式为。

　　对于平行板电容器的电容量侦测与量测技巧的精华都显示在图3当中；平行板电容器是由两个导体（金属板）所组成，其导体区域为a×b；距离d，介于两个导体板之间；介于两个导体之间的电介质材料，其电介质常数为εr。

　　

　　图3 量测平行板电容器的电容量

　　依据此几何学，电容量可以藉由以下的公式计算出来，其中ε0为閒置空间的介电常数。

　　

　　CDC元件会将一个触发讯号送至一组电容板上，并量测储存于电容器中的电荷，接着其数位结果就可以提供给外部主机。图4展现四种类型的电容传感器，其差别在于触发讯号送入的方式。

　　

　　图4 传感器的电气组态设定

　　由于传感器电容量是由a、b、d与εr所决定的，因此改变这些参数的值或是观察它们的数值变化，可以让CDC技术依据传感器的类型使用于直接电容值的量测，就如同许多其他种类的应用领域。举例来说，假如a、b与εr都是固定的，那么CDC输出就会与两个导体之间的距离成反比。

　　电容传感五大医疗应用

　　虽然电容传感的可能应用方式只会受到使用者创意的限制，不过这里有一些适合在医疗照护现场的应用概念。