電容式觸控技術(shù)在廚房設(shè)備中的應用已經(jīng)有幾年了，例如在烤箱和煎鍋的不透明玻璃面板后面采用分離按鍵實現(xiàn)。這些觸摸控制鍵逐漸替代了機械按鍵，因為后者具有使用壽命短、不夠衛(wèi)生等方面的問題，而且還有在面板上開孔安裝按鍵的相關(guān)成本。

    圖1：“電荷轉(zhuǎn)移”技術(shù)原理示意圖。

    電容式感應技術(shù)由于具有耐用、易于低成本實現(xiàn)等特點，而逐漸成為觸摸控制的首選技術(shù)。此外，由于具有可擴展性，該技術(shù)還可以提供其它技術(shù)所不能實現(xiàn)的用戶功能。在顯示屏上以軟按鍵方式提供用戶界面，這通常被稱為觸摸屏。量研科技(quantum research)公司在觸摸屏技術(shù)方面的發(fā)展為新設(shè)備的設(shè)計打開了大門，并將日益成為市場主流。

    采用量研的電容式觸摸感應技術(shù)可實現(xiàn)的設(shè)備用戶輸入功能和應用范圍包括：按鍵數(shù)量較少(最多10個)的分離觸摸按鍵應用，一般用作簡單的開關(guān)功能按鍵，但也可以定制提供“手勢”類的輸入，例如滑動-打開功能以減少意外操作；針對多按鍵應用的矩陣觸摸按鍵(最多48個)，一般用在需要很多用戶功能按鍵的應用中，也可以用于開發(fā)低分辨率的滾動功能器件；空間維度控制器件，如線性滑動鍵或轉(zhuǎn)盤；用于增加/減少溫度或時間設(shè)置，可以使用絕對器件(一次觸摸來設(shè)置特定值)，或者相對器件(感測手指的移動來增加或減少一個設(shè)置點)；用于軟按鍵的固定按鍵觸摸屏；在顯示器上提供透明的固定位置/尺寸按鍵。可以按透明/非透明按鍵組合形式實現(xiàn)，由一個芯片驅(qū)動；用于完全可重配置軟按鍵的模擬觸摸屏，顯示屏上完全可重配置按鍵(大小和位置)報告x-y方向上的觸摸位置，用于主控制器后續(xù)處理。

    圖2：使用qt240芯片的典型分離按鍵實現(xiàn)原理圖。

    本文將主要介紹電容式觸摸屏的實現(xiàn)與應用，此外，還介紹了傳統(tǒng)的電容式觸摸功能。

    技術(shù)背景

    很多電容感應技術(shù)在不同程度上取得成功應用，量研科技的電容式感應技術(shù)是基于“電荷轉(zhuǎn)移”技術(shù)。這種技術(shù)提供了非常高的魯棒性，全數(shù)字感應非常適合廚房環(huán)境，因為它具有在背景噪聲中辨識信號的優(yōu)越辨識能力。這意味著即使對于非常厚的前面板，電荷轉(zhuǎn)移感應技術(shù)的工作性能也非常好。

    量研的矩陣芯片通過將電荷吸入到雙電極按鍵的一個電極來工作(圖1)。電荷弧產(chǎn)生的電場穿透上面的玻璃面板進入到接收電極，該電極將電荷傳送到芯片。當接觸玻璃面板的表面時，一部分電荷被人體吸收，導致信號強度降低。這樣當出現(xiàn)人體接觸時，芯片便能很容易地檢測到。當人體接觸時，水膜具有相反的效應，實際上增加了電極之間的耦合，這是因為水膜運動的方向與芯片能檢測到的方向相反，因此在廚房環(huán)境中常常出現(xiàn)的水效應被抑制。

    圖3：攪拌機觸摸表面的復合驅(qū)面效果

    電荷轉(zhuǎn)移的過程通過一種微處理控制的開關(guān)序列以一種突發(fā)的模式進行。擴頻調(diào)制大大增加了信噪比，因而功率更低、響應時間更快以及emc改善顯著。采用這種技術(shù)可以輕易地達到100v/m的rfi容限。這些器件還不斷地對在設(shè)備使用壽命內(nèi)環(huán)境條件的改變進行補償，使得它們即使在很高的溫度和濕度變化下也能獲得很高的可靠性。

    量研在其面向設(shè)備的芯片中集成的一種額外功能，即連續(xù)的fmea(故障模式和影響分析)感測及報告，在這里系統(tǒng)主處理器可以使用qmatrix芯片來自診斷整個傳感器模塊的開路或者短路情況。這個報告對整個系統(tǒng)的fmea確認都是至關(guān)重要的。

    基于量研電容式感應技術(shù)的觸摸按鍵

    在過去的幾年時間內(nèi)量研開發(fā)并完善了分離和矩陣按鍵芯片，為在設(shè)備前面板背面實現(xiàn)觸摸按鍵提供了一種便利方法。當連接到qprox芯片時，介電材料背面上的任何