怎么理解电磁炉中电容式触控的原理？看完这篇恍然大悟

通过压电传感按键技术方案实现的按键，在性能上可以综合改善因为机械按键、电容触摸按键各自的应用缺陷问题。手机分辨率xxxxxxxx最常见的是:xxxxx【小屏幕手机】专用:xxxx【中屏幕手机】专用:xxx【大屏幕手机】专用:xxxx【特大屏手机】专用:xxxx触摸屏触控屏(touchpanel)又称为触控面板是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置当接触了屏幕上的图形按钮时屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置可用以取代机械式的按钮面板并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果电阻触摸屏它们都是一种对外界完全隔离的工作环境不怕灰尘、水汽和油污可以用任何物体来触摸可以用来写字画画这是它们比较大的优势电容式触摸屏(电容技术触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。手机类型 智能手机,音乐手机,拍照手机,3g手机手机制式 gsm,wcdma,umts,hspa手机频段 gsm 850/900/1800/1900,wcdma 850/1900/2100mhz手机外形 直板主屏尺寸 3.7英寸主屏材质 lcd主屏色彩 1600万色主屏参数 480×854像素触摸屏 电容屏,多点触摸cpu品牌 高通骁龙cpu 高通骁龙 msm8255 1ghzcpu频率 1000mhzgpu adreno205内存容量 512 ram,1gb rom标准配置 锂电池,立体声便携免提耳机,2gb的microsd记忆卡,充电器,micro usb线缆,pc伴侣软件,用户手册电池容量 1500mah通话时间 gsm:415分钟,wcdma:420分钟待机时间 gsm:430小时,wcdma:400小时外壳颜色 黑色,白色,蓝色渐变尺寸 116×57×13mm重量 126g产品特性 重力感应,距离感应,加速传感,电子罗盘,光线感应。

方案介绍

ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。如图1所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层(玻璃、树脂)也不会对其检测性能有所影响。

图1 STM8S电容式触摸按键的工作原理

电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片，控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯，并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用(如图2)。

STM8S105S4采用的是ST高级STM8内核，具备3级流水线的哈佛结构，3.0~5.5V工作电压，内部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作频率，提供低功耗模式和外设时钟关闭功能，共有34个I/O可用。STM8S105S4 具有2KB的RAM和16KB的FLASH，还有可达30万次擦写次数的1KB EEPROM数据存储器。

图2 电磁炉按键板原理

电磁炉工作环境中的干扰

1.电磁干扰

电磁炉在加热锅的同时，也对电路板上感应电极正向或反向的电流，从而会缩短或增长按键充放电时间，会对按键的检测造成很大影响，甚至产生误动作，常见的方法采用硬件屏蔽和过零点检测来消除电磁辐射对按键的影响。

硬件屏蔽

在STM8S的解决方案中，ST提供了感应电极和走线的设计规范和如图3所示的Driven Shield功能(在Shield线上提供与按键管脚相同的驱动信号，电极与Shield之间的寄生电容就不会被充放电)，能有效地减少感应电极走线的寄生电容对按键灵敏度的影响。

图3 Driven Shield

过零点检测

1) 硬件过零点检测

过零点检测可采用硬件实现，在硬件设计中，可以增加如图4 或图5过零点的硬件检测电路，通过在B端输出为高电平时进行按键状态的判断，以期在电磁辐射最小的时候对触摸按键进行检测。

图4 硬件过零点检测电路1

图5 硬件过零点检测电路2

2)软件过零点检测

硬件过零点检测增加硬件电路设计的复杂性，增加方案成本，在我们的解决方案中，针对电磁炉的工作环境，我们采用软件进行过零点检测，从而降低成本，有效解决电磁炉主功率电路对触摸按键的干扰

2.电网干扰

因为国内电网质量不一，在一些质量差的地区，容易影响电磁炉触摸按键的正常工作。如果不能做电源隔离，就会看到一下图6的差别(蓝色表示无按键，红色表示键被按下)，而这些图还只是在电磁炉没有开功率的情况下的，当电磁炉工作时产生的电磁辐射将会使看到的信号更加杂乱无章。在实验中发现，采用与外界电网隔离或使用软件滤波，按键效果都能得到明显改善。

图6 质量好的电网 质量差的电网1 质量差的电网 2

3.溅水，溅油的影响

巳蛇午马同属火，其中巳蛇属阴火，即炉中火、油汽火、炭柴火、电磁火等。为避免油污沾污炉面或炉体最简单电磁炉电路图，减少对电磁炉清洗工作量，在使用电磁炉时可在炉面放一张略大于炉面的纸如废报纸，以此来沾吸锅具内跳、溢出的水、油等污物，用后即可将纸扔弃。为避免油污玷污炉面或炉体，减少对电磁炉清洗工作量，在使用电磁炉时可在电磁炉下面放一张略大于炉面的纸如废报纸，以此来处理锅具内跳、溢出的水、油等污物，用后即可将纸扔弃。

4.环境自适应能力

电磁炉在工作的时候，会产生大量的热量与湿气，面板温度/湿度，电路板温度/湿度都是会在一个很宽的范围浮动，而随着使用时间的推移，包括玻璃面板、PCB板都会出现不同程序的老化，从而影响按键检测的准确度。在ST的解决方案中，实现了自动校准功能，实时地提供环境检测，实现环境自适应的机制。

总结

电网智能模糊控制器由于应用于高电压及复杂电磁环境场合，必须准确分析电磁干扰源并设计屏蔽干扰的措施，才能保证设备的安全运行。其次是技术难度，高速采集这块最难的是在硬件这块，时钟链路，电源质量，各种干扰的屏蔽控制，电磁兼容性分析，信号完整性分析，要保证这一系列环节都不出错才能做出一套可以正常工作的板子最简单电磁炉电路图，以pcb layout为例，我们实验室一般都是手工布线的（当然现在很多工具和仿真软件帮助布线和解决干扰电磁兼容性问题），这个没有几年的经验是不可能胜任的。其一是将辐射污染源加以屏蔽，使之不对限定范围以之内的人员或设备加以屏蔽，使其不受电磁辐射的干扰，称作被动或无源场屏蔽。

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