家用電器中的電容式觸摸感應(yīng)技術(shù)

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；

風扇控制：需要溫度傳感器和PWM來驅(qū)動風扇電機；

過電流和過電壓保護：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

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。通過連接保護電極可實現(xiàn)防水性，而不是將傳感器周圍的陰影部分（藍色）接地。

圖2：使用保護電極實現(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）。