Qvar 是 STMicroelectronics 的一款靜電傳感器，可用于人體存在檢測和運動(dòng)檢測、觸摸檢測和用戶(hù)界面 (UI) 應用程式。
有關(guān) Qvar 感應，當您走過(guò)塑料地板然后觸摸金屬門(mén)把手時(shí)，您會(huì )感到輕微的電擊。有時(shí)當你脫下你的羊毛衫，你可能也經(jīng)歷微小的電火花。孩子們經(jīng)常在他們身上擦一個(gè)氣球衣服讓它粘住。我們可以從這些常見(jiàn)的現像中得出結論，靜電或電荷起源于來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同物體之間的摩擦。
事實(shí)上，兩個(gè)物體之間通過(guò)摩擦產(chǎn)生的任何密切的物理接觸都會(huì )產(chǎn)生靜電。有時(shí)兩個(gè)不同物體之間的緊密接觸，然后在沒(méi)有物理摩擦的情況下分離也可以使兩個(gè)物體都帶上靜電。所有材料都由原子組成，每個(gè)原子都有一個(gè)正電荷，周?chē)性S多電子。
什么時(shí)候兩種不同的材料以緊密的物理接觸（例如摩擦）結合在一起，其中一種材料可能會(huì )吸引電子比另一種多，所以一些電子會(huì )從一種材料被拉到另一種材料上。當材料被分離時(shí)，其中之一它們獲得了更多的電子（帶負電），而另一個(gè)失去了一些（帶正電），具體取決于每種材料的工作功能。這種現象通常被稱(chēng)為摩擦電或摩擦電效應。
由于摩擦起電現象廣泛存在于我們的日常生活中，靜電傳感器可以用于檢測或感知各種人類(lèi)活動(dòng)、機械系統或工業(yè)過(guò)程。靜電傳感器與其他傳感器相比具有明顯的優(yōu)勢，包括成本效益和高靈敏度。
靜電傳感器是基于靜電感應或通過(guò)電荷轉移的傳感原理
當傳感器通過(guò)靜電感應工作時(shí)，傳感原理可以用等效電容傳感器來(lái)解釋。這是因為充電物體可以建模為電容器的一個(gè)極板，而電極本身可以建模為另一個(gè)極板。這帶電物體相對于電極的運動(dòng)改變了兩塊板之間的距離電容的值。物體上的電荷量可能會(huì )隨時(shí)間而變化。
Qvar 代表電荷 (= Q) 變化 (= var)。它是一種能夠測量的電位感應通道靜電電位發(fā)生變化，可實(shí)現以下應用：
接觸和非接觸人體運動(dòng)檢測和人體運動(dòng)步態(tài)分析；
人體存在檢測；
用戶(hù)界面（UI）；
水檢測。
讓我們以人體運動(dòng)為例。當一個(gè)人走路、邁步、跳躍，或者更一般地說(shuō)，互動(dòng)時(shí)在環(huán)境中，這些作用會(huì )產(chǎn)生靜電，并且電位 (U) 為在人體本身帶電。這種靜態(tài)電位變化在幾毫秒內結束，因為人體電容耦合到地面通過(guò)空氣（Cx）或鞋底（Cs）和地板（CF）。我們在下圖中描繪了一個(gè)站立的男人和另一個(gè)走路的男人，并用術(shù)語(yǔ)標記為下文介紹的電位和電荷。
站立 vs 步行
? UBML = 靜止的人體電位
? QBML = 靜止的人體電荷
?dUBS = 人體踏步電位
? dQBS = 人體踏步電荷
關(guān)注人體靜止的情況，我們可以考慮人體的電容耦合根據下圖表示的模型，它本身與環(huán)境。
人體模型
由于人為踏步導致的 UBS（人的變化量）隨時(shí)間的變化計算為：
x = 腳到地板的距離
S = 與腳接觸的實(shí)際地板表面
εa = 鞋底與地板之間隙的介電常數
有兩個(gè)重要的術(shù)語(yǔ)值得解釋。
第一項是 dS/dt。該術(shù)語(yǔ)表示由于唯一的電位變化運動(dòng)，其中 S 是腳接觸地面的實(shí)際表面。
第二項與 dx/dt 成比例。該項表示對電位變化到 x 變化，其中 x 表示地面和腳之間的距離。
一步是兩個(gè)相反方向的運動(dòng)的組合。增加一項對應于另一個(gè)的減少。
下圖為身體有電極（無(wú)皮膚）連續行走的Qvar感應信號接觸）。
室內外行走時(shí)的Qvar信號
點(diǎn)擊閱讀原文了解更多詳情，解鎖物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)、電源1000+方案，更有大聯(lián)大700+技術(shù)大咖在線(xiàn)等你撩。
