電磁爐應(yīng)用中的電容式觸摸按鍵解決方案

1 引言

　　相較于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(gòu)簡單易于安裝，防水防污，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(gòu)造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以對各種干擾敏感得多。ST針對家電應(yīng)用特別是電磁爐應(yīng)用，推出了一個基于STM8系列8位通用微控制器平臺的電容式觸摸感應(yīng)方案，無需增加專用觸摸芯片，僅用簡單的外圍電路即可實現(xiàn)電容式觸摸感應(yīng)功能，方便客戶二次開發(fā)。

　　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(yīng)電極的電容CX構(gòu)成的阻容網(wǎng)絡(luò)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，當人手按下時相當于感應(yīng)電極上并聯(lián)了一個電容CT，增加了感應(yīng)電極上的電容，感應(yīng)電極進行充放電的時間會增加，從而檢測到按鍵的狀態(tài)。而感應(yīng)電極可以直接在PCB板上繪制成按鍵、滾輪或滑動條的應(yīng)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

　　電磁爐是采用磁場感應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)生渦流使鍋底迅速發(fā)熱，達到加熱食物的目的。在本解決方案中采用44pin的STM8S105S4做按鍵顯示板的主控芯片，控制13個按鍵的掃描、24個LED及一個4位數(shù)碼管的顯示、I2C與主板的通訊，并留有一個SWIM接口方便工程師調(diào)試之用(如圖2)。

　　STM8S105S4采用的是ST高級STM8內(nèi)核，具備3級流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，3.0~5.5V工作電壓，內(nèi)部16MHz RC可提供MCU 16MHz工作頻率，提供低功耗模式和外設(shè)時鐘關(guān)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(shù)的1KB EEPROM數(shù)據(jù)存儲器。

　　圖2 電磁爐按鍵板原理

　　3 電磁爐工作環(huán)境中的干擾

　　1.電磁干擾

　　電磁爐在加熱鍋的同時，也對電路板上感應(yīng)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(chǎn)生誤動作，常見的方法采用硬件屏蔽和過零點檢測來消除電磁輻射對按鍵的影響。

　　硬件屏蔽