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計局的數據來(lái)看，截止到2019年年底，中國電梯保有量已經(jīng)達到745.1萬(wàn)臺，如此巨量的電梯給預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(lái)電梯消毒的主要手段，然而由于消毒不當引發(fā)的事故卻頻現報端。

為防此類(lèi)事故發(fā)生，很多電梯控制板被蒙上了一層塑料薄膜。但由于機械按鈕的凸起設計，很難確保薄膜和控制板之間不留縫隙，同時(shí)用戶(hù)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(guān)的同時(shí)并未完全消除隱患。

圖1 電梯消毒不當的相關(guān)報道

如何才能做到美觀(guān)又安全呢？針對這個(gè)問(wèn)題，技術(shù)型分銷(xiāo)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計并協(xié)助客戶(hù)開(kāi)發(fā)。

Terence介紹稱(chēng)，通過(guò)采用該技術(shù)，電梯制造商或消費者可以用一體化塑料保護蓋板替換此前的機械按鍵，讓電梯控制板完全成為無(wú)縫狀態(tài)。得益于Microchip在觸摸技術(shù)方面的精深知識和經(jīng)驗，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 機械按鍵外覆塑料薄膜進(jìn)行防水

抗噪聲

對于電容式傳感而言，主要的噪聲來(lái)源于智能手機、無(wú)線(xiàn)電收發(fā)器、電機和插座等，分為差模噪聲和共模噪聲。相對而言，觸摸式電容最大的敵人是共模噪聲，由于其在設計后期進(jìn)行測試，并且表現不明顯，因此共模噪聲讓設計人員著(zhù)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)。和傳統的Driven shield一樣，Driven-shield +提供和傳感器同樣的信號進(jìn)行主動(dòng)屏蔽，確保最大程度的防護，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(mǎn)足IEC 61000-4-6傳導噪聲測試標準，幫助設計者克服嘈雜的環(huán)境。

圖4 關(guān)于抗擾性的相關(guān)EMC測試標準

抗潮濕干擾

Driven-shield +技術(shù)提供了更為出色的防水性能。簡(jiǎn)單的Driven shield在解決噪聲問(wèn)題時(shí)，只提供了最基本的防水功能。在電梯應用場(chǎng)景中，因為控制板是一塊完整的面板，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 水滴導致的錯誤按鍵

Driven-shield +技術(shù)幫助設計者很好地解決了這個(gè)問(wèn)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)生觸碰錯誤，這樣即便控制板附著(zhù)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(lái)實(shí)現防水功能，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優(yōu)異。

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

圖7 機械按鍵和電容觸控對比

為了實(shí)現低功耗觸摸設計，Microchip電容觸屏技術(shù)通過(guò)事件系統觸發(fā)觸摸測量。在功耗分析窗口中，在不觸摸QT7-XPRO（傳感器開(kāi)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(zhuān)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(guò)IEC/UL 60730安全B類(lèi)標準認證的產(chǎn)品，已經(jīng)有現成產(chǎn)品和傳感庫。

圖8 低功耗平均電流測量

拓展延伸

跳脫出電梯的應用場(chǎng)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(mǎn)足觸摸板和多點(diǎn)觸摸屏等2D需求，以及自由空間手勢識別這樣的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(chǎng)的所有觸摸用例，無(wú)論是現成觸摸產(chǎn)品還是MCU觸摸傳感庫，都能讓客戶(hù)從中獲益。