1.    內(nèi)容簡(jiǎn)介

在2015年，蘋(píng)果新一代的MacBook和Apple Watch皆搭載壓力觸控感應(yīng)技術(shù)，它被Apple稱為Force Touch，用戶每次按下觸摸板之后除了可以在屏幕看見(jiàn)視覺(jué)回饋，它同時(shí)能夠分辨出用戶點(diǎn)按的力度強(qiáng)弱來(lái)做出一系列的相關(guān)操控與應(yīng)用。而本文將介紹以HY16F184內(nèi)建高精密Sigma-delta 24 Bit ADC搭配HDK Force Sensor來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)類似Force Touch應(yīng)用電路。 在本文中的Force Touch應(yīng)用電路上，主要的組件有：壓力傳感器(Force Sensor)、ADC和MCU控制芯片。 纮康HY16F184控制芯片內(nèi)建高精密Sigma-delta 24 Bit ADC、可程序放大PGA和多段式穩(wěn)壓輸出等功能，可以很大幅簡(jiǎn)化PCB周邊線路，精準(zhǔn)完成由模擬到數(shù)字的訊號(hào)轉(zhuǎn)換。

在一個(gè)完整Force Touch實(shí)際應(yīng)用上，除了需要考慮到X, Y軸坐標(biāo)與Z軸強(qiáng)度計(jì)算，同時(shí)也需要考慮到電流消耗功率與掃瞄速度和校正的應(yīng)用設(shè)計(jì)。而在本文內(nèi)，只先探討與介紹如何使用HY16F184內(nèi)建高精密Sigma-delta 24 Bit ADC來(lái)掃描四個(gè)Force Sensor并透過(guò)I2C通訊來(lái)輸出基本的ADC Raw Data。使用I2C轉(zhuǎn)USB網(wǎng)橋與計(jì)算機(jī)連接，由計(jì)算機(jī)端GUI做實(shí)時(shí)四個(gè)信道的ADC Raw Data數(shù)據(jù)變化量顯示。

2.    原理說(shuō)明

2.1.    量測(cè)原理

壓力傳感器（Force Sensor）是將物理壓力量轉(zhuǎn)換為電壓訊號(hào)，也可視為一個(gè)常見(jiàn)的Loadcell電路，即惠斯登電橋，如圖1所示。因?yàn)殡姌蛏系?個(gè)電阻(阻值相同)，所以當(dāng)有電壓施加在VIN+與VIN-兩端時(shí)V+ = V-，即電橋達(dá)到了平衡。

圖1 惠斯登電橋電路

此ΔR的變化量產(chǎn)生在訊號(hào)兩端的電壓變化為

本文Force Tocuh的基本架構(gòu)如下圖2所示，包含四個(gè)壓力傳感器(Force Sensor)、ADC和MCU單芯片。當(dāng)有重力施壓在壓力傳感器上時(shí), 壓力傳感器會(huì)將所得到的電壓訊號(hào)變化量，透過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)給單芯片(MCU)做后端的訊號(hào)處理計(jì)算，最后再透過(guò)I2C通訊輸出數(shù)據(jù)。在本文中，使用到的壓力傳感器為HDK Force Sensor，詳細(xì)關(guān)于HDK Force Sensor規(guī)格如下圖3，MCU單芯片與ADC規(guī)格部份可以章節(jié)2.2介紹。

圖2 HY16F184 Force Touch基本架構(gòu)應(yīng)用圖

圖3 HDK Force Sesnor基本規(guī)格