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TI CapTIvate技术为炉灶增加电容式触控功能

2019-11-12
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在“设计与功能相结合”的市场号召下,电容式触控技术迅速地在电子设备领域得到了应用。想象一下,你的炉灶上有一个“隐形”的触控界面,而当你靠近时背光就会自动开启,触控按钮就呈现在你眼前。


许多炉灶摒弃了传统的旋钮和按钮,转而采用电容式触控,实现了现代设计并解决了功能性问题,包括可靠性、可用性、环境影响、设计自由度、与复杂设备形状的一致性、可制造性、价格和易用性。


如果给炉灶增加电容式触控功能,势必会衍生出一系列独特的挑战。首先,触控键设置在很靠近工作区的平面上,而触控键的正常操作条件包括:


1、需要清洁;
2、厨房用品可能会搁置在传感器上;
3、可能会发生液体飞溅,甚至整个表面被液体沾湿;
4、用户需戴着手套操作;
5、按钮位于厚玻璃覆层(>4 mm)下方。


TI的CapTIvate™ 技术为解决这些问题提供了工具和方法,并能够让炉灶系统轻松灵活地适应新设计(及相关挑战)。


CapTIvate技术作为外设模块被集成于某些MSP430™ 微控制器(MCU)。CapTIvate微控制器(MCU)可实现自动的电容式触控检测,无需占用大量中央处理器。在检测到接近或有效触控后,CPU会运行对应的应用程序并执行任务,例如:重新校准以及控制触觉、听觉或视觉反馈。这使模块化触控概念成为了现实,可以重复应用在不同版本的应用程序中或在独立于主机控制器的新设计中。


CapTIvate技术可以灵活地通过软件轻松更改配置和功能,最大限度地缩短了产品的上市时间。该技术可支持按钮、滑块、滚轮和接近传感器的设计,以及在同一设计中使用自电容和互电容触控技术。


对于炉灶而言,避免因液体、物体或噪音引起的误触控操作是非常重要的。CapTIvate技术可以提供硬件和软件解决方案来解决这些问题。在正常操作中,用户只能按规定流程同时触控一到两个按钮。在任何其他情况下,比如在清洁过程中同时触控多个按钮,或者有人倚靠在触控区域时,软件会检测到这些未规定的触控动作并阻止系统误触发。


为了防潮,CapTIvate技术还采用了保护通道。保护通道是一个独立的电极,灵敏度更高,围绕着印刷电路板(PCB)上的所有按钮。该防护能检测到任何未规定的触控操作,软件也可以借此防止误触发。


除了简化生产过程,还有一点十分重要,厂家需要将印刷电路板和玻璃表面之间的组装误差控制在小而稳定的范围里。在炉灶中,金属弹簧或导电填料可以填补印刷电路板和覆盖层之间的气隙。下图所示为使用金属弹簧将传感电极从印刷电路板抬升到覆盖材料。
炉灶中使用的典型堆叠示例


带有4毫米透明玻璃表面和金属弹簧的触控界面示例


此外,电噪声鲁棒性也是电容式触控应用在炉灶的关键要求。根据IEC61000-4-3和IEC61000-4-6的标准要求,MSP430FR2675和MSP430FR2676微控制器能够简化电磁兼容性认证程序。


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