助力抗“疫” 電梯按鍵“變形記”

綜合中國產(chǎn)業(yè)研究院和中國國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)來看，截止到2019年年底，中國電梯保有量已經(jīng)達(dá)到745.1萬臺(tái)，如此巨量的電梯給預(yù)防新冠疫情造成很大困難。高頻次噴灑消毒液是疫情爆發(fā)以來電梯消毒的主要手段，然而由于消毒不當(dāng)引發(fā)的事故卻頻現(xiàn)報(bào)端。

為防此類事故發(fā)生，很多電梯控制板被蒙上了一層塑料薄膜。但由于機(jī)械按鈕的凸起設(shè)計(jì)，很難確保薄膜和控制板之間不留縫隙，同時(shí)用戶操作中使用的牙簽和圓珠筆等“安全工具”還會(huì)造成薄膜破損，不美觀的同時(shí)并未完全消除隱患。

圖1 電梯消毒不當(dāng)?shù)南嚓P(guān)報(bào)道

如何才能做到美觀又安全呢？針對(duì)這個(gè)問題，技術(shù)型分銷商Excelpoint世健公司產(chǎn)品經(jīng)理Terence Li向我們介紹了Microchip電容觸屏技術(shù)，并表示世健可以提供參考設(shè)計(jì)并協(xié)助客戶開發(fā)。

Terence介紹稱，通過采用該技術(shù)，電梯制造商或消費(fèi)者可以用一體化塑料保護(hù)蓋板替換此前的機(jī)械按鍵，讓電梯控制板完全成為無縫狀態(tài)。得益于Microchip在觸摸技術(shù)方面的精深知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，其提供的電容觸摸技術(shù)具有抗噪聲、抗潮濕干擾和低功耗等特性。

圖2 機(jī)械按鍵外覆塑料薄膜進(jìn)行防水

抗噪聲

對(duì)于電容式傳感而言，主要的噪聲來源于智能手機(jī)、無線電收發(fā)器、電機(jī)和插座等，分為差模噪聲和共模噪聲。相對(duì)而言，觸摸式電容最大的敵人是共模噪聲，由于其在設(shè)計(jì)后期進(jìn)行測試，并且表現(xiàn)不明顯，因此共模噪聲讓設(shè)計(jì)人員著實(shí)頭疼。

為解決這個(gè)難題，Microchip電容觸屏技術(shù)采用先進(jìn)的Driven-shield +技術(shù)。和傳統(tǒng)的Driven shield一樣，Driven-shield +提供和傳感器同樣的信號(hào)進(jìn)行主動(dòng)屏蔽，確保最大程度的防護(hù)，且不損失靈敏度。

圖3 Driven shield屏蔽效果演示

因此，Microchip電容觸屏技術(shù)能夠提供高信噪比，滿足IEC 61000-4-6傳導(dǎo)噪聲測試標(biāo)準(zhǔn)，幫助設(shè)計(jì)者克服嘈雜的環(huán)境。

圖4 關(guān)于抗擾性的相關(guān)EMC測試標(biāo)準(zhǔn)

抗潮濕干擾

Driven-shield +技術(shù)提供了更為出色的防水性能。簡單的Driven shield在解決噪聲問題時(shí)，只提供了最基本的防水功能。在電梯應(yīng)用場景中，因?yàn)榭刂瓢迨且粔K完整的面板，濕抹布擦拭或噴灑消毒液時(shí)有些水漬會(huì)同時(shí)留存在兩個(gè)按鍵上，從而引發(fā)觸碰錯(cuò)誤，影響按鍵功能。同樣的情況，那些暴露在室外的電梯控制面板遇到雨天時(shí)更容易發(fā)生。

圖5 水滴導(dǎo)致的錯(cuò)誤按鍵

Driven-shield +技術(shù)幫助設(shè)計(jì)者很好地解決了這個(gè)問題。Driven-shield +不僅擁有Driven shield的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于屏蔽電極和每個(gè)其他電極的驅(qū)動(dòng)電位與被掃描電極相同，Driven-shield +技術(shù)讓水滴同時(shí)覆蓋多個(gè)按鍵時(shí)不再產(chǎn)生觸碰錯(cuò)誤，這樣即便控制板附著水漬或者暴露在雨滴下，一樣能夠工作地很好。

由于采用自電容搭配Driven-shield +來實(shí)現(xiàn)防水功能，Microchip的電容觸碰解決方案可以支持更厚的蓋板，以及戴手套進(jìn)行單指觸摸。

圖6 Driven-shield +技術(shù)滴水演示

低功耗和安全性

此外，Microchip電容觸屏技術(shù)在功耗以及安全性上同樣表現(xiàn)優(yōu)異。

在功耗方面，機(jī)械按鈕的邏輯電平有喚醒開啟和中斷兩種狀態(tài)，而電容觸控卻是持續(xù)掃描。

圖7 機(jī)械按鍵和電容觸控對(duì)比

為了實(shí)現(xiàn)低功耗觸摸設(shè)計(jì)，Microchip電容觸屏技術(shù)通過事件系統(tǒng)觸發(fā)觸摸測量。在功耗分析窗口中，在不觸摸QT7-XPRO（傳感器開發(fā)電路板和套件）的情況下，記錄窗口平均電流非常低。因此，Microchip電容觸屏技術(shù)在PIC、AVR和SAM器件上的專用硬件支持最低功耗的觸摸功能，其電容傳感電流低于5 μA。

在安全性方面，Microchip 提供了通過IEC/UL 60730安全B類標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的產(chǎn)品，已經(jīng)有現(xiàn)成產(chǎn)品和傳感庫。

圖8 低功耗平均電流測量

拓展延伸

跳脫出電梯的應(yīng)用場景。除了接近傳感、按鈕、滑動(dòng)條和滑輪等1D需求，Microchip提供的解決方案還能夠滿足觸摸板和多點(diǎn)觸摸屏等2D需求，以及自由空間手勢識(shí)別這樣的3D需求。并且，不管是1D、2D還是3D需求，Microchip都提供交鑰匙的解決方案：

●   1D交鑰匙解決方案MTCH10x和CAP1xxx；

●   2D交鑰匙解決方案maXTouch^? Technology；

●   3D交鑰匙解決方案GestIC^? Technology。

因此，Microchip提供的解決方案適用于所有市場的所有觸摸用例，無論是現(xiàn)成觸摸產(chǎn)品還是MCU觸摸傳感庫，都能讓客戶從中獲益。