工業(yè) HMI 電容觸摸技術(shù)避免諸多技術(shù)難題

在工業(yè)應(yīng)用中，傳感器節(jié)點(diǎn)、工業(yè)儀表和控制面板上的機(jī)械按鈕很容易落滿灰塵，而越積越多的灰塵最終會導(dǎo)致設(shè)備故障。在工業(yè)環(huán)境中用電容觸摸機(jī)制來替代機(jī)械按鈕的人機(jī)接口 (HMI) 系統(tǒng)提供諸如更加時尚設(shè)計、易于清潔和不容易出現(xiàn)機(jī)械故障等優(yōu)勢。最新的電容觸摸技術(shù)在解決某些工業(yè)HMI中最棘手難題方面向前邁進(jìn)了一步。

抗擾度挑戰(zhàn)

運(yùn)行在工業(yè)環(huán)境中的電機(jī)、中繼器和開關(guān)會在電力線中注入巨大噪聲。這些噪聲源會在測量信號中的波動與檢測閥值相交時錯誤地觸發(fā)一個器件。下面的圖片顯示了電容測量在噪聲出現(xiàn)時會受到哪些影響。

借助于硬件中內(nèi)置的多頻率掃描和處理、展頻調(diào)制、零交叉檢測，支持電容技術(shù)的按鈕會克服系統(tǒng)中噪聲的影響。下面的圖片顯示的是用上面提到的技術(shù)所處理的干擾信號。

厚保護(hù)罩和手套問題

為了保護(hù)電子元器件不受危險和不潔凈環(huán)境的影響，工業(yè)用面板經(jīng)常具有一個厚玻璃或塑料保護(hù)罩。在不對保護(hù)罩進(jìn)行鉆孔的情況下，通常不太可能將機(jī)械按鈕安裝在所需要的地方，而這就容易使面板出現(xiàn)故障。工業(yè)環(huán)境還經(jīng)常需要戴著手套進(jìn)行機(jī)器操作。雖然這對于機(jī)械按鈕來說不是什么大問題，但這會對電容觸摸解決方案產(chǎn)生巨大影響。

電容按鈕可以透過60mm厚的玻璃和25mm厚的塑料保護(hù)罩正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這也就在保持保護(hù)罩材料完好無損的同時，實(shí)現(xiàn)無菌以及危險環(huán)境中的使用。

電容按鈕依靠電容值的變化來理解一條命令，當(dāng)一個接地物體—人手—來到觸摸傳感器的電場中時，檢測被觸發(fā)。佩戴工業(yè)用手套在人手與電極之間增加了一層絕緣材料（電介質(zhì)），從而導(dǎo)致不可靠檢測。

通過使用金屬保護(hù)罩，可以在佩戴手套時對電容觸摸屏進(jìn)行操作。不是測量手進(jìn)入電場中所導(dǎo)致的電容變化，它測量的是接地金屬保護(hù)罩變形彎曲所導(dǎo)致的電容變化。這使得這項(xiàng)技術(shù)支持手套友好設(shè)計。

低功率運(yùn)行挑戰(zhàn)

工業(yè)系統(tǒng)中的幾個場發(fā)射器由電流環(huán)路供電，這就提供了非常有限的功率預(yù)算。在保持能夠檢測多達(dá)4個按鈕的能力的同時，功耗小于4uA，基于電容的技術(shù)能夠?yàn)楣I(yè)用戶提供設(shè)定和監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的能力，且功率開銷極低。

解決方案

使用MSP430™ 微控制器 (MCU) CapTIvate™ 技術(shù)進(jìn)行開發(fā)能夠幫助避免很多難題。CaTIvate觸摸MCU不僅僅提供一個替代工業(yè)HMI系統(tǒng)中機(jī)械按鈕的緊湊輕松解決方案，它還解決了現(xiàn)有電容觸摸解決方案中的很多問題，比如說嘈雜環(huán)境中的穩(wěn)健耐用性，經(jīng)IEC認(rèn)證的解決方案使它變得支持戴手套操作且功率很低。

其它資源：

View查看具有CapTIvate技術(shù)的 TI MSP430 MCU

下載C電容觸摸恒溫器用戶接口TI Designs參考設(shè)計