【導(dǎo)讀】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(huì)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(shí)尚設(shè)計(jì)、易于清潔和不容易出現(xiàn)機(jī)械故障等優(yōu)勢(shì)。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(huì)在電力線中注入巨大噪聲。這些噪聲源會(huì)在測(cè)量信號(hào)中的波動(dòng)與檢測(cè)閥值相交時(shí)錯(cuò)誤地觸發(fā)一個(gè)器件。下面的圖片顯示了電容測(cè)量在噪聲出現(xiàn)時(shí)會(huì)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(cè)，支持電容技術(shù)的按鈕會(huì)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(hào)。
厚保護(hù)罩和手套問題
為了保護(hù)電子元器件不受危險(xiǎn)和不潔凈環(huán)境的影響，工業(yè)用面板經(jīng)常具有一個(gè)厚玻璃或塑料保護(hù)罩。在不對(duì)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(duì)于機(jī)械按鈕來說不是什么大問題，但這會(huì)對(duì)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(shí)，實(shí)現(xiàn)無菌以及危險(xiǎn)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(gè)接地物體—人手—來到觸摸傳感器的電場(chǎng)中時(shí)，檢測(cè)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(cè)。
通過使用金屬保護(hù)罩，可以在佩戴手套時(shí)對(duì)電容觸摸屏進(jìn)行操作。不是測(cè)量手進(jìn)入電場(chǎng)中所導(dǎo)致的電容變化，它測(cè)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(jì)。
低功率運(yùn)行挑戰(zhàn)
工業(yè)系統(tǒng)中的幾個(gè)場(chǎng)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(cè)多達(dá)4個(gè)按鈕的能力的同時(shí)，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(chǎng)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(gè)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。
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