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針對家用電器的防水電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)

發(fā)布時間:2012-12-27 責(zé)任編輯:easonxu

【導(dǎo)讀】基于電容式感應(yīng)技術(shù)的按鍵使電器外形時尚美觀,消除了磨損問題,與機械按鍵相比更受歡迎。許多電器都要在靠近液體的環(huán)境下使用,因此要考慮防水功能,避免水濺上去而產(chǎn)生錯誤的按鍵觸發(fā)。


購買家用電器時最重要的因素包括產(chǎn)品外觀及其支持的高端特性。采用當(dāng)今高度集成的片上系統(tǒng)(SoC)處理器,設(shè)計人員不僅能在電容式感應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)上推出全新用戶界面,而且還能集成其它系統(tǒng)功能,從而降低系統(tǒng)成本并節(jié)約板卡空間。與此同時,由于構(gòu)建系統(tǒng)所需的許多組件現(xiàn)在已經(jīng)集成在統(tǒng)一的芯片中,因此SoC可顯著加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。此外,連接多個器件和用于故障調(diào)試所需的時間也可大幅縮短。

圖1所示為電磁爐的方框圖。這種電器必須提供以下關(guān)鍵功能:

保持平鍋的溫度:需要脈沖寬度調(diào)制(PWM)來設(shè)置加熱線圈的點火持續(xù)時間;
風(fēng)扇控制:需要溫度傳感器和PWM來驅(qū)動風(fēng)扇電機;
過電流和過電壓保護(hù):需要ADC和比較器;
平鍋自動檢測:需要電感感應(yīng)功能;
基于時間的烹飪功能:需要實時時鐘(RTC);
用戶界面——顯示屏:需要LED驅(qū)動器或LCD玻璃顯示屏;
用戶界面——按鍵:需要電容式觸摸感應(yīng)和檢測功能。

圖1:電磁爐框圖
圖1:電磁爐框圖

電容式感應(yīng)技術(shù)

基于電容式感應(yīng)技術(shù)的按鍵使電器外形時尚美觀,消除了磨損問題,與機械按鍵相比更受歡迎。許多電器都要在靠近液體的環(huán)境下使用,因此要考慮防水功能,避免水濺上去而產(chǎn)生錯誤的按鍵觸發(fā)。圖2給出了電容式傳感器印刷電路板(PCB)的典型布局。通過連接保護(hù)電極可實現(xiàn)防水性,而不是將傳感器周圍的陰影部分(藍(lán)色)接地。

圖2:使用保護(hù)電極實現(xiàn)防水功能
圖2:使用保護(hù)電極實現(xiàn)防水功能
 

驅(qū)動這個電極的信號與連接到傳感器的信號一樣,因此水滴滴落在傳感器上時不會形成陰影區(qū)和傳感器之間的電勢差,傳感器上不會耦合更多電容,因此就能實現(xiàn)防水效果。如果傳感器完全浸入水中,則會激活保護(hù)機制來禁用傳感器的工作。

由于許多電器都要用大電流工作,因此電源通常會因負(fù)載電流和數(shù)字開關(guān)的變化而產(chǎn)生巨大的噪聲/波紋,數(shù)字開關(guān)也會耦合到電容式傳感器上,從而影響用
界面的可靠性。根據(jù)正確的原理圖和布局指南,我們可通過接地線布局等技術(shù)來減少電源中的波紋,確保不出現(xiàn)接地反彈。但是,我們很難完全去除噪聲。如果用電源的+ve線路驅(qū)動參考,可能會產(chǎn)生電容式感應(yīng)的誤報警。

通過在GND和VREF(內(nèi)部生成)之間切換傳感器,只要在規(guī)定的產(chǎn)品工作限度之內(nèi),電源的任何變化均不會引發(fā)錯誤觸發(fā)。

更高的集成度,更低的成本

SoC具有集成型片上外設(shè)和基于硬件的特性,能幫助設(shè)計人員實施大多數(shù)乃至所有的電器功能。

在今天競爭激烈的消費類市場中,電器必須具有豐富的特性,集成型SoC不僅能集成越來越多的應(yīng)用特性,還可降低整體系統(tǒng)成本,因此成為了OEM廠商的最佳選擇。這個方法同樣適用于電磁爐、微波爐等小型電器以及洗衣機、電冰箱等大型電器(當(dāng)然大型電器對于FOC電動機控制等特定功能仍需要專用控制)。

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