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助力抗“疫” 電梯按鍵“變形記”

2020-09-25 06:39:24 世健

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綜合中國產業研究院和中國國家統計局的數據來看，截止到2019年年底，中國電梯保有量已經達到745.1萬臺，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以來電梯消毒的主要手段，然而由于消毒不當引發的事故卻頻現報端。

圖1：電梯消毒不當的相關報道

為防此類事故發生，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，同時用戶操作中使用的牙簽和圓珠筆等“安全工具”還會造成薄膜破損，不美觀的同時并未完全消除隱患。

圖2：機械按鍵外覆塑料薄膜進行防水

如何才能做到美觀又安全呢？針對這個問題，技術型分銷商Excelpoint世健公司產品經理Terence Li向我們介紹了Microchip電容觸屏技術，并表示世健可以提供參考設計并協助客戶開發。

Terence介紹稱，通過采用該技術，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縫狀態。得益于Microchip在觸摸技術方面的精深知識和經驗，其提供的電容觸摸技術具有抗噪聲、抗潮濕干擾和低功耗等特性。

抗噪聲

對于電容式傳感而言，主要的噪聲來源于智能手機、無線電收發器、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行測試，并且表現不明顯，因此共模噪聲讓設計人員著實頭疼。

為解決這個難題，Microchip電容觸屏技術采用先進的Driven-shield +技術。和傳統的Driven shield一樣，Driven-shield +提供和傳感器同樣的信號進行主動屏蔽，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電容觸屏技術能夠提供高信噪比，滿足IEC 61000-4-6傳導噪聲測試標準，幫助設計者克服嘈雜的環境。

圖4：關于抗擾性的相關EMC測試標準

抗潮濕干擾

Driven-shield +技術提供了更為出色的防水性能。簡單的Driven shield在解決噪聲問題時，只提供了最基本的防水功能。在電梯應用場景中，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有些水漬會同時留存在兩個按鍵上，從而引發觸碰錯誤，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更容易發生。

圖5：水滴導致的錯誤按鍵

Driven-shield +技術幫助設計者很好地解決了這個問題。Driven-shield +不僅擁有Driven shield的優點，同時由于屏蔽電極和每個其他電極的驅動電位與被掃描電極相同，Driven-shield +技術讓水滴同時覆蓋多個按鍵時不再產生觸碰錯誤，這樣即便控制板附著水漬或者暴露在雨滴下，一樣能夠工作地很好。

圖6：Driven-shield +技術滴水演示

由于采用自電容搭配Driven-shield +來實現防水功能，Microchip的電容觸碰解決方案可以支持更厚的蓋板，以及戴手套進行單指觸摸。

低功耗和安全性

此外，Microchip電容觸屏技術在功耗以及安全性上同樣表現優異。

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

圖7：機械按鍵和電容觸控對比

為了實現低功耗觸摸設計，Microchip電容觸屏技術通過事件系統觸發觸摸測量。在功耗分析窗口中，在不觸摸QT7-XPRO（傳感器開發電路板和套件）的情況下，記錄窗口平均電流非常低。因此，Microchip電容觸屏技術在PIC、AVR和SAM器件上的專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。

圖8：低功耗平均電流測量

在安全性方面，Microchip 提供了通過IEC/UL 60730安全B類標準認證的產品，已經有現成產品和傳感庫。

拓展延伸

跳脫出電梯的應用場景。除了接近傳感、按鈕、滑動條和滑輪等1D需求，Microchip提供的解決方案還能夠滿足觸摸板和多點觸摸屏等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：