電磁爐應用中的電容式觸摸按鍵解決方案

2020-12-01 電子產品世界

1 引言

　　相較於機械式按鍵和電阻式觸摸按鍵，電容式觸摸按鍵不僅耐用，造價低廉，機構簡單易於安裝，防水防汙，而且還能提供如滾輪、滑動條的功能。但是電容式觸摸按鍵也存在很多的問題，因為沒有機械構造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以對各種幹擾敏感得多。ST針對家電應用特別是電磁爐應用，推出了一個基於STM8系列8位通用微控制器平臺的電容式觸摸感應方案，無需增加專用觸摸晶片，僅用簡單的外圍電路即可實現電容式觸摸感應功能，方便客戶二次開發。

　　2 方案介紹

　　ST的電容式觸摸按鍵方案通過一個電阻和感應電極的電容CX構成的阻容網絡的充電/放電時間來檢測人體觸摸所帶來的電容變化。如圖1所示，當人手按下時相當於感應電極上並聯了一個電容CT，增加了感應電極上的電容，感應電極進行充放電的時間會增加，從而檢測到按鍵的狀態。而感應電極可以直接在PCB板上繪製成按鍵、滾輪或滑動條的應用樣式，也可以做成彈簧件插在PCB板上，即使隔著絕緣層(玻璃、樹脂)也不會對其檢測性能有所影響。

　　

　　圖1 STM8S電容式觸摸按鍵的工作原理

　　電磁爐是採用磁場感應電流的加熱原理對食物進行加熱。加熱時，通過面板下方的線圈產生強磁場，磁力線穿過導磁體做的鍋的底部時，鍋具切割交變磁力線而在鍋具底部產生渦流使鍋底迅速發熱，達到加熱食物的目的。在本解決方案中採用44pin的STM8S105S4做按鍵顯示板的主控晶片，控制13個按鍵的掃描、24個LED及一個4位數碼管的顯示、I2C與主板的通訊，並留有一個SWIM接口方便工程師調試之用(如圖2)。

　　STM8S105S4採用的是ST高級STM8內核，具備3級流水線的哈佛結構，3.0~5.5V工作電壓，內部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作頻率，提供低功耗模式和外設時鐘關閉功能，共有34個I/O可用。STM8S105S4 具有2KB的RAM和16KB的FLASH，還有可達30萬次擦寫次數的1KB EEPROM數據存儲器。

　　

　　圖2 電磁爐按鍵板原理

　　3 電磁爐工作環境中的幹擾

　　1.電磁幹擾

　　電磁爐在加熱鍋的同時，也對電路板上感應電極正向或反向的電流，從而會縮短或增長按鍵充放電時間，會對按鍵的檢測造成很大影響，甚至產生誤動作，常見的方法採用硬體屏蔽和過零點檢測來消除電磁輻射對按鍵的影響。

　　硬體屏蔽

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