B電容感應(yīng)式觸摸按鍵方案在電磁爐中的應(yīng)用

B電容感應(yīng)式觸摸按鍵方案在電磁爐中的應(yīng)用電阻，物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。電阻，物質(zhì)對電流的阻礙作用就叫該物質(zhì)的電阻。電阻小的物質(zhì)稱為電導(dǎo)體，簡稱導(dǎo)體。電阻大的物質(zhì)稱為電絕緣體，簡稱絕緣體。式觸摸按鍵，B電容式觸摸按鍵不僅耐用，造價低廉，機(jī)構(gòu)簡單易于安裝，防水防污，而且還能提供如滾輪、滑動條的功能。但是B電容式觸摸按鍵也存在很多的問題，因為沒有機(jī)械構(gòu)造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以對各種干擾敏感得多。ST針對家電應(yīng)用特別是電磁爐應(yīng)用，推出了一個基于STM8系列8位通用微控制器微控制器一個微控制器，（也稱作微處理器或MCU）就是一個小型的計算機(jī)，它由一系列簡單的電路和一些支持CPU作用的簡單模塊組成，如晶體振蕩器，定時器，看門狗，串行和模擬I/O口等等。芯片里包括非閃爍存儲器和OTPROM用來存儲程序，以及一個很小的讀寫程序。平臺的B電容式觸摸感應(yīng)方案，無需增加專用觸摸芯片，僅用簡單的外圍電路即可實現(xiàn)B電容式觸摸感應(yīng)功能，方便客戶二次開發(fā)。2方案介紹ST的B電容式觸摸按鍵方案通過一個電阻和感應(yīng)電極的B電容CX構(gòu)成的阻容網(wǎng)絡(luò)的充電/放電時間來檢測人體觸摸所帶來的B電容變化。而感應(yīng)電極可以直接在PCB板上繪制成按鍵、滾輪或滑動條的應(yīng)用樣式，也可以做成彈簧件插在PCB板上，即使隔著絕緣層（玻璃、樹脂）也不會對其檢測性能有所影響。電磁爐是采用磁場感應(yīng)電流的加熱原理對食物進(jìn)行加熱。加熱時，通過面板下方的線圈產(chǎn)生強(qiáng)磁場，磁力線穿過導(dǎo)磁體做的鍋的底部時，鍋具切割交變磁力線而在鍋具底部產(chǎn)生渦流使鍋底迅速發(fā)熱，達(dá)到加熱食物的目的。在本解決方案中采用44pin的STM8s105S4做按鍵顯示板的主控芯片，控制13個按鍵的掃描、24個LEDLEDLED（LightEmittingDiode）即發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量。能完成數(shù)十種不同的工作，并且在各種設(shè)備中都能找到它們的身影。例如它們可以組成電子鐘表表盤上的數(shù)字，從遙控器傳輸信息，為手表表盤照明并在設(shè)備開啟時向您發(fā)出提示。如果將它們集結(jié)在一起，可以組成超大電視屏幕上的圖像，或是用于點亮交通信號燈。［全文］及一個4位數(shù)碼管數(shù)碼管數(shù)碼管是一種以發(fā)光二極管為基本單元的半導(dǎo)體發(fā)光器件。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，比如電子秤、電子?shù)碼鐘等的顯示都是利用數(shù)碼管實現(xiàn)，數(shù)碼管現(xiàn)今已得到廣泛的應(yīng)用。［全文］的顯示、I2C與主板的通訊，并留有一個SWIM接口方便工程師調(diào)試之用（如圖2）。STM8s105S4采用的是ST高級STM8內(nèi)核，具備3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，3.0~5.5V工作電壓，內(nèi)部16MHzRC可提供MCUMCUMCUMicrocontroller（微控制器）又可簡稱MCU或口C,也有人稱為單芯片微控制器（SingleChipMicrocontroller）,將ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一個芯片中,為不同的應(yīng)用場合做不同組合控制.微控制器在經(jīng)過這幾年不斷地研究,發(fā)展,歷經(jīng)4位,8位,到現(xiàn)在的16位及32位,甚至64位.經(jīng)過20多年的發(fā)展，其成本越來越低，而性能越來越強(qiáng)大，這使其應(yīng)用已經(jīng)無處不在，遍及各個領(lǐng)域。16MHz工作頻率，提供低功耗模式和外設(shè)時鐘關(guān)閉功能，共有34個I/O可用。STM8S105S4具有2KB的RAM和16KB的FLASH，還有可達(dá)30萬次擦寫次數(shù)的1KBEEPROM數(shù)據(jù)存儲器存儲器存儲器是用來存儲程序和數(shù)據(jù)的部件，有了存儲器，計算機(jī)才有記憶功能，才能保證正常工作。它根據(jù)控制器指定的位置存進(jìn)和取出信息。3電磁爐工作環(huán)境中的干擾1.電磁干擾電磁爐在加熱鍋的同時，也對電路板上感應(yīng)電極正向或反向的電流，從而會縮短或增長按鍵充放電時間，會對按鍵的檢測造成很大影響，甚至產(chǎn)生誤動作，常見的方法采用硬件屏蔽和過零點檢測來消除電磁輻射對按鍵的影響。硬件屏蔽在STM8s的解決方案中，ST提供了感應(yīng)電極和走線的設(shè)計規(guī)范和如圖3所示的DrivenShield功能（在Shield線上提供與按鍵管腳相同的驅(qū)動信號，電極與Shield之間的寄生B電容就不會被充放電），能有效地減少感應(yīng)電極走線的寄生B電容對按鍵靈敏度的影響。過零點檢測1）硬件過零點檢測過零點檢測可采用硬件實現(xiàn)，在硬件設(shè)計中，可以增加如圖4或圖5過零點的硬件檢測電路，通過在B端輸出為高電平時進(jìn)行按鍵狀態(tài)的判斷，以期在電磁輻射最小的時候?qū)τ|摸按鍵進(jìn)行檢測。2）軟件過零點檢測硬件過零點檢測增加硬件電路設(shè)計的復(fù)雜性，增加方案成本，在我們的解決方案中，針對電磁爐的工作環(huán)境，我們采用軟件進(jìn)行過零點檢測，從而降低成本，有效解決電磁爐主功率電路對觸摸按鍵的干擾2.電網(wǎng)干擾因為國內(nèi)電網(wǎng)質(zhì)量不一，在一些質(zhì)量差的地區(qū)，容易影響電磁爐觸摸按鍵的正常工作。如果不能做電源電源，電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計算機(jī)中所有部件所需要的電能。隔離，就會看到一下圖6的差別（藍(lán)色表示無按鍵，紅色表示鍵被按下），而這些圖還只是在電磁爐沒有開功率的情況下的，當(dāng)電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁輻射將會使看到的信號更加雜亂無章。在實驗中發(fā)現(xiàn)，采用與外界電網(wǎng)隔離或使用軟件濾波，按鍵效果都能得到明顯改善。3.濺水，濺油的影響在電磁爐的使用當(dāng)中，常常會出現(xiàn)水或油濺到觸摸面板上，它可能導(dǎo)致按鍵誤觸發(fā)，本解決方案采用特殊軟件算法可靠地將覆水濺油與手指按下的狀態(tài)區(qū)分開。4.環(huán)境自適應(yīng)能力電磁爐在工作的時候，會產(chǎn)生大量的熱量與濕氣，面板溫度/濕度，電路板溫度/濕度都是會在一個很寬的范圍浮動，而隨著使用時間的推移，包括玻璃面板、PCB板都會出現(xiàn)不同程序的老化，從而影響按鍵檢測的準(zhǔn)確度。在ST的解決方案中，實現(xiàn)了自動校準(zhǔn)功能，實時地提供環(huán)境檢測，實現(xiàn)環(huán)境自適應(yīng)的機(jī)制。4總結(jié)ST提供的解決方案包含了觸摸面板自校準(zhǔn)、軟件濾波、軟件過零點檢