【導讀】在工業(yè)應用中，傳感器節點(diǎn)、工業(yè)儀表和控制面板上的機械按鈕很容易落滿(mǎn)灰塵，而越積越多的灰塵最終會(huì )導致設備故障。在工業(yè)環(huán)境中用電容觸摸機制來(lái)替代機械按鈕的人機接口 (HMI) 系統提供諸如更加時(shí)尚設計、易于清潔和不容易出現機械故障等優(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
運行在工業(yè)環(huán)境中的電機、中繼器和開(kāi)關(guān)會(huì )在電力線(xiàn)中注入巨大噪聲。這些噪聲源會(huì )在測量信號中的波動(dòng)與檢測閥值相交時(shí)錯誤地觸發(fā)一個(gè)器件。下面的圖片顯示了電容測量在噪聲出現時(shí)會(huì )受到哪些影響。
借助于硬件中內置的多頻率掃描和處理、展頻調制、零交叉檢測，支持電容技術(shù)的按鈕會(huì )克服系統中噪聲的影響。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。
厚保護罩和手套問(wèn)題
為了保護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(gè)厚玻璃或塑料保護罩。在不對保護罩進(jìn)行鉆孔的情況下，通常不太可能將機械按鈕安裝在所需要的地方，而這就容易使面板出現故障。工業(yè)環(huán)境還經(jīng)常需要戴著(zhù)手套進(jìn)行機器操作。雖然這對于機械按鈕來(lái)說(shuō)不是什么大問(wèn)題，但這會(huì )對電容觸摸解決方案產(chǎn)生巨大影響。
電容按鈕可以透過(guò)60mm厚的玻璃和25mm厚的塑料保護罩正常運轉，這也就在保持保護罩材料完好無(wú)損的同時(shí)，實(shí)現無(wú)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(lái)理解一條命令，當一個(gè)接地物體—人手—來(lái)到觸摸傳感器的電場(chǎng)中時(shí)，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)），從而導致不可靠檢測。
通過(guò)使用金屬保護罩，可以在佩戴手套時(shí)對電容觸摸屏進(jìn)行操作。不是測量手進(jìn)入電場(chǎng)中所導致的電容變化，它測量的是接地金屬保護罩變形彎曲所導致的電容變化。這使得這項技術(shù)支持手套友好設計。
低功率運行挑戰
工業(yè)系統中的幾個(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算。在保持能夠檢測多達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)能夠為工業(yè)用戶(hù)提供設定和監視現場(chǎng)設備的能力，且功率開(kāi)銷(xiāo)極低。
解決方案
使用MSP430™ 微控制器 (MCU) CapTIvate™ 技術(shù)進(jìn)行開(kāi)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系統中機械按鈕的緊湊輕松解決方案，它還解決了現有電容觸摸解決方案中的很多問(wèn)題，比如說(shuō)嘈雜環(huán)境中的穩健耐用性，經(jīng)IEC認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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