智能門鎖觸控工作原理中應(yīng)用的電容式觸摸芯片

智能門鎖的識(shí)別技術(shù)中，密碼幾乎成為標(biāo)配功能。相比機(jī)械按鍵的觸控方式，電容式觸控方式可以在加上一層玻璃甚至金屬一體成型之后與用戶進(jìn)行交互，由于進(jìn)行了物理性隔離，使得外殼更具完整性，物理上安全性更佳。電容式觸控技術(shù)由于能很好的支持多點(diǎn)觸摸、觸控屏幕耐損耗、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而得到迅速發(fā)展，觸控芯片技術(shù)的出現(xiàn)，使按鍵的方式也出現(xiàn)了巨大的變化，按鍵操作變的更加靈活舒適，按鍵面板也變地更加時(shí)尚亮麗。

在電容觸控方式中，分為自容、互容觸控方案。

自容方案： 使用一個(gè)引腳，利用引腳和電源地之間電容的容量變化進(jìn)行測(cè)量。

互容方案： 利用兩個(gè)電極之間的電容容量變化進(jìn)行測(cè)量。

自容方案簡單，計(jì)算量小，但速度慢；互容方案相對(duì)復(fù)雜，但可支持多點(diǎn)觸控，速度快。智能門鎖為分立式按鍵，因此一般采用自容式的觸摸芯片方案。

在觸摸芯片中，實(shí)現(xiàn)電容式感應(yīng)觸摸識(shí)別的常用電路主要由： 馳張振蕩電路、電荷轉(zhuǎn)移電路、CDC電容轉(zhuǎn)數(shù)字信號(hào)電路。

CDC，即Capacitor digital conversion的英文縮寫， 使用IC內(nèi)部電流源對(duì)內(nèi)部、外部電容進(jìn)行充電，在各自電容上產(chǎn)生一定的電壓，并將兩個(gè)電壓進(jìn)行差分放大后使用高精度ADC采樣 ，由于人體的觸摸會(huì)引起外部電容的變化并導(dǎo)致差分電壓的改變，通過監(jiān)測(cè)差分電壓的改變并把該變化量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過硬件低通和DSP處理，獲得觸摸感應(yīng)判斷。

基于馳張振蕩電路，觸摸IC內(nèi)部 使用定時(shí)器對(duì)電容充電時(shí)間進(jìn)行測(cè)量或者定時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)的電容電壓是否達(dá)到閾值 ，使用充電時(shí)間進(jìn)行監(jiān)測(cè)要求每個(gè)電極都需要一個(gè)輸入捕獲通道，而監(jiān)測(cè)電壓閾值則沒有這個(gè)限制，監(jiān)測(cè)電壓閾值更適用于需要多電極的場合，其測(cè)量的精度取決于執(zhí)行一次完整的軟件查詢需要的CPU周期數(shù)，但這種方法會(huì)由于多次測(cè)量帶來一些抖動(dòng)。

電容式觸摸芯片內(nèi)部集成高分辨率觸摸檢測(cè)模塊和專用信號(hào)處理電路，以保證電容式觸摸芯片對(duì)環(huán)境變化具有靈敏的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤功能。為方便用戶在應(yīng)用中可對(duì)觸摸鍵的靈敏度進(jìn)行自主控制，電容式觸摸芯片還特設(shè)置了靈敏度控制位。

因觸控芯片集成為MCU以后，按鍵的檢測(cè)也變得更加靈活，可以采用矩陣掃描或AD采樣，這樣就使得可以識(shí)別的按鍵個(gè)數(shù)越來越多，以前可能需要幾個(gè)觸控芯片才能完成，現(xiàn)在一個(gè)新的觸控芯片就完全可以滿足要求。

電容式觸摸芯片 - GTX314L

由工采網(wǎng)代理的韓國GreenChip 電容式觸摸芯片 - GTX314L是具有多通道觸發(fā)傳感器的14位觸摸傳感器系列，它是通過持續(xù)模式提供中斷功能和喚醒功能，廣泛適用于各種控制面板應(yīng)用，可直接兼容原機(jī)械式輕觸按鍵的處理信號(hào)。

GTX314L芯片內(nèi)部采用特殊的集成電路，具有高電源電壓抑制比，可減少按鍵檢測(cè)錯(cuò)誤的發(fā)生，此特性保證在不利環(huán)境條件的應(yīng)用中芯片仍具有很高的可靠性，具備更強(qiáng)大的抗干擾能力符合國家強(qiáng)電測(cè)試標(biāo)注，能過高壓測(cè)試，能過注入電流測(cè)試，效果十分明顯。

此外，該芯片集成了豐富的模擬和數(shù)字外設(shè)，提供中斷功能；提供幻燈片模式；提供“寄存器寫入鎖定”功能；嵌入式數(shù)字噪聲濾波器；智能靈敏度校準(zhǔn)；非常容易形成各類靈活組合的門鎖方案。

芯片采用自動(dòng)尋卡，探卡前自動(dòng)屏蔽觸摸芯片功能，全程無須MCU干預(yù)，MCU僅僅需判斷IRQ做出對(duì)應(yīng)操作即可，新的實(shí)現(xiàn)方式，將智能門鎖整體待機(jī)功耗降到10uA以下，重新定義低功耗。

電容式觸摸芯片 - GTX314L具備特性：

①供電電壓范圍寬：1.8V ～ 5.5V

②14通道cap.傳感輸入

③嵌入式GreenTouch3TM引擎

④智能靈敏度校準(zhǔn)；低功率增強(qiáng)器

⑤提供中斷功能；提供幻燈片模式；

⑥支持I2C接口；提供“寄存器寫入鎖定”功能

外圍電路簡單，調(diào)試方便；可以通過編程方便的單獨(dú)調(diào)整每個(gè)按鍵的靈敏度，通過無鉛認(rèn)證，封裝（QFN-24L (4.00 x4.00x0.75, e = 0.50)） 模擬補(bǔ)償電路；嵌入式數(shù)字噪聲濾波器；GTX314L的CTRL引腳提供可切換在同一芯片上進(jìn)行兩個(gè)芯片并行操作的芯片IDI2C總線。

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審核編輯 黃宇