基于ad 电容触摸按键电路设计

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1、第23卷第3期宁波大学学报（理工版）Vol.23No.32010年7月JOURNALOFNINGBOUNIVERSITY(NSEE)July2010文章编号:1001-5132（2010）03-0122-04基于A/D的电容触摸按键电路设计方献良（宁波方太厨具有限公司,浙江宁波315336）摘要:电容式感应按键以其无机械磨损、寿命长、防水防污、易清洁和时尚的特点,近几年应用领域和数量迅速增加.因此,结合电容感应按键的特点,设计了一种用A/D口搭配简单的电路实现电容感应按键的方法.经测试,电路的稳定性较高,在低成本的电路中适用性较强.关键词:电磁场;电磁场能量;电容充放电中图分类号:TP3

2、34.2文献标识码:A触摸控制技术又可分为触摸屏(TouchScreen)资源的浪费情况.而且对于升级成熟产品的机械技术和触摸按键(TouchKey)技术.在触摸按键技式按键,还存在变更原MCU代码的风险.同时,目术方面,目前主要可分为电阻式触摸按键与电容前,对于电容式触摸按键的介绍大多也停留在基[3]式感应按键.由于电阻式的触摸按键需要在设备于电容量测量的原理上.笔者结合电容感应按键[1]表面贴一张触摸电阻薄膜,其耐用性较低;而电的原理,设计了一种用MCU的A/D口实现电容触容感应按键技术具有在非金属操作面板上无须开摸按键的低成本电路.孔处理、防水防污、易清洁、无机械开关磨损而寿命长等

3、优点.近几年随着苹果公司将电容触摸感1电容式感应按键原理应技术从笔记本电脑引用到iPod后,电容触摸感应热浪正席卷几乎所有电子产品,从笔记本电脑、平行板电容器具有2个极板,其间隔着1层介智能电话、PDA、游戏机等手持设备,到LCDTV、质,电容器中的大部分能量直接聚集在2个极板之DVD等消费电子产品,再到洗衣机、空调、冰箱、间,1个极板电荷数量的变化将引起另外极板电荷热水器、电磁炉以及咖啡壶等大小家电,无不以加的增减,从而在电容内部形成电流.[2]入电容触摸感应为新的卖点.目前,世界知名电电容式感应按键的原理如图1所示,感应按键子元件供应商均加大了对电容触摸按键的应用研的金属电极,放置于

4、非金属面板内,并连接交变的究,并推出众多的专业芯片,有专用电容感应按键电信号.如果在非金属面板另一侧与金属电极对类的全ASIC,也有众多基于MCU集成类的IC.但应处放置另外1块金属板(图2),那么,2个极板就这些芯片价格较高,在一些按键数量少、成本要求组成了平行板电容器,非金属面板成为此平行板低的电路中很难得到运用.另外,使用这些集成类电容器的介质.由于电场被封闭在2个金属极板之IC,很难做到所选资源恰好等于使用的情况,存在间,所以大部分能量均集中在非金属面板内.如果收稿日期:2010-03-12.宁波大学学报（理工版）网址:http://3xb.nbu.edu.cn作者简介:方献良（

5、1966－）,男,河南柘城人,工程师,主要研究方向:电子产品研发.E-mail:fangxl@fotile.com第3期方献良:基于A/D的电容触摸按键电路设计123在非金属面板外隔着金属,手指触摸对其能量损失的影响就很小.图1电容感应按键示意图图4电容感应按键取样电路分离元件组成.其脉冲信号频率为300kHz,幅度图2封闭电场示意图12V,占空比为50%.通过读取电容C上的电压值1去除外侧的金属板,电场的能量就会穿过非判别是否有手指靠近操作区域.其原理分析如下:金属的密集区,向外传播(图3).当导体靠近操作二极管1N4148正向导通电压为V,在脉冲信d面(即非金属面板表面)后,电磁场即

6、在导电介质中号跳变为高电平(12V)时,假定电容C上电压为1传播.由于导体中存在自由电子,这些自由电子在U,电容的充电回路根据C电压大小出现如下201电场作用下就会形成传导电流,进而产生焦耳热,种情况:[4]从而引起电磁波能量损耗.由于人体组织中充满(1)若(12−UV)/2>,则充电回路为图5(a),0d了传导电解质(一种有损电介质),当手指靠近时,66−充电时间常数τ==××=RC100.1100.1s,电容同样会引起电磁能量损耗.因此只要检测流经感C的充电电压:1应电极的电能变化,就可以判断是否有手指靠近−−tt//ττUU=−e+×()12V()1−e.(1)Cd0非金属操作面板

7、.(2)若(12−UV)/2≤,则充电回路为图5(b),0d66−充电时间常数τ==×××=RC2100.1100.2s,电−−tt//ττ容C的充电电压为:UU=+e12(1−e).1C0在振荡脉冲跳变为低电平时,根据电容C电1图3电容感应电极的电力线压大小,出现以下2种放电回路:(1)当UV>2时,放电回路为图5(c),放电0d66−2电容感应按键取样电路分析电路的τ==××=RC100.1100.1s,其放电时的电容电压为:−