电容式触摸感应技术在中小型家电的作用

  文/骏源电子

在21世纪的电子时代，中小型家用电器已经成为每个家庭必用工具，所以以下介绍下：购买家用电器时最重要的因素包括产品外观及其支持的高端特性。采用当今高度集成的片上系统（SoC）处理器，设计人员不仅能在电容式感应技术基础上推出全新用户界面，而且还能集成其它系统功能，从而降低系统成本并节约板卡空间。与此同时，由于构建系统所需的许多组件现在已经集成在统一的芯片中，因此SoC可显著加速产品上市进程。此外，连接多个器件和用于故障调试所需的时间也可大幅缩短。

图1所示为电磁炉的方框图。这种电器必须提供以下关键功能：

1、保持平锅的温度：需要脉冲宽度调制（PWM）来设置加热线圈的点火持续时间；
2、风扇控制：需要温度传感器和PWM来驱动风扇电机；
3、过电流和过电压保护：需要ADC和比较器；
4、平锅自动检测：需要电感感应功能；
5、基于时间的烹饪功能：需要实时时钟（RTC）；
6、用户界面——显示屏：需要LED驱动器或LCD玻璃显示屏；
7、用户界面——按键：需要电容式触摸感应和检测功能。

图1. 电磁炉框图

一、电容式感应技术

基于电容式感应技术的按键使电器外形时尚美观，消除了磨损问题，与机械按键相比更受欢迎。许多电器都要在靠近液体的环境下使用，因此要考虑防水功能，避免水溅上去而产生错误的按键触发。图2给出了电容式传感器印刷电路板（PCB）的典型布局。通过连接保护电极可实现防水性，而不是将传感器周围的阴影部分（蓝色）接地。

图2. 使用保护电极实现防水功能

驱动这个电极的信号与连接到传感器的信号一样，因此水滴滴落在传感器上时不会形成阴影区和传感器之间的电势差，传感器上不会耦合更多电容，因此就能实现防水效果。如果传感器完全浸入水中，则会激活保护机制来禁用传感器的工作。

由于许多电器都要用大电流工作，因此电源通常会因负载电流和数字开关的变化而产生巨大的噪声/波纹，数字开关也会耦合到电容式传感器上，从而影响用户界面的可靠性。根据正确的原理图和布局指南，我们可通过接地线布局等技术来减少电源中的波纹，确保不出现接地反弹。但是，我们很难完全去除噪声。如果用电源的+ve线路驱动参考，可能会产生电容式感应的误报警。