單鍵電容觸摸感應(yīng)芯片SC01B規(guī)格書

芯片圖

01概覽

01概述

     SC01B是單鍵電容觸摸感應(yīng)器，它可以通過任何非導(dǎo)電介質(zhì)（如玻璃和塑料）來感應(yīng)電容變化。通過設(shè)置，SC01B可以應(yīng)用于普通觸摸按鍵開關(guān)、智能馬桶人體感應(yīng)、水位檢測。

02特性

◇普通按鍵應(yīng)用。

◇智能馬桶人體感應(yīng)應(yīng)用。

◇水位檢測應(yīng)用。

◇保持自動校正，無需外部干預(yù)

◇按鍵輸出經(jīng)過完全消抖處理

◇并行一對一輸出

◇ 2.5V ~ 6.0V工作電壓

◇符合 RoHS指令的環(huán)保 SOP8封裝

03應(yīng)用

◇替代機械開關(guān)，門禁按鍵，燈控開關(guān)

◇玩具和互動游戲的人機接口

◇密封鍵盤面板

◇金屬觸摸按鍵

◇馬桶著座感應(yīng)器

◇洗地機清水箱液體檢測

◇各種容器水箱液位檢測

◇凈水器設(shè)備液體檢測

04封裝

SC01B采用SOP8封裝

05管腳

管腳類型

I        CMOS輸入

I/O     CMOS輸入/輸出

OD     NMOS開漏輸出

Pwr     電源 /地

06管腳說明

VDD, GND

電源正負(fù)輸入端。

CMOD

電荷收集電容輸入端，接固定值的電容，和靈敏度無關(guān)。

CDC

接靈敏度電容，電容范圍是最小5pf，最大100pf。根據(jù)使用環(huán)境選擇合適的電容值，數(shù)值越小，靈敏度越高。

CIN1

感應(yīng)電容的輸入檢測端口。當(dāng)用于智能馬桶人體感應(yīng) 及液位檢測應(yīng)用時，接固定電容作為比較參考電容；當(dāng)用于普通按鍵鎖存輸出應(yīng)用時，接觸摸按鍵輸入。

CIN2

感應(yīng)電容的輸入檢測端口。當(dāng)用于智能馬桶人體感應(yīng) 及液位檢測應(yīng)用時，接觸摸按鍵輸入；當(dāng)用于普通按鍵檢測功能時，管腳懸空。

OUT

觸摸輸出端口。端口內(nèi)部結(jié)構(gòu)為帶上拉電阻的NMOS開漏輸出，輸出弱高或強低電平，有效電平是強低電平。輸出端口內(nèi)置上拉電阻阻值大概10KΩ左右。

MD

工作模式設(shè)置端口：

1：當(dāng)MD接GND時，芯片進(jìn)入普通按鍵鎖存輸出模式，每次檢測到手指觸摸，輸出電平翻轉(zhuǎn)，狀態(tài)鎖

2：當(dāng)MD懸空時，芯片進(jìn)入智能馬桶人體檢測模式，檢測到手指觸摸，輸出由弱高電平變低電平，手指離開后，輸出由低電平變?nèi)醺唠娖健?/p>

3：當(dāng)MD接VDD時，芯片液位檢測模式，當(dāng)檢測液體或者液面到達(dá)刻度，輸出由若弱高變低電平，當(dāng)沒有檢測液體或者液面低于刻度，輸出由低電平變?nèi)醺摺?/p>

02芯片功能

01初始化時間

     上電復(fù)位后，芯片需要120ms進(jìn)行初始化，計算感應(yīng)管腳的環(huán)境電容，然后才能正常工作。

02靈敏度設(shè)置

     靈敏度由CDC端口接的電容值決定。數(shù)值越小，靈敏度越高。電容范圍是最小5pf，最大100pf。數(shù)值越小，靈敏度越高。為了保證靈敏度的一致性，CDC電容要求使用10%或以上的精度的滌綸電容、NPO材質(zhì)電容或者COG材質(zhì)電容為最佳。務(wù)必在PCB布局時，將CDC電容盡量貼近IC放置。

03普通按鍵鎖存輸出模式

     在普通按鍵鎖存輸出模式下，CIN1通道接按鍵傳感器，CIN2通道懸空，芯片會根據(jù)外部環(huán)境溫度和濕度等的漂移，按鍵傳感器電容基準(zhǔn)參考值也會發(fā)生漂移，芯片會自動調(diào)整校正按鍵傳感器的電容基準(zhǔn)參考值，以適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的變化，保證觸摸按鍵在不同環(huán)境下靈敏度的一致性。

      當(dāng)檢測到按鍵后，芯片會立即停止校正一段時間，這段時間大約 50秒。停止校正時間一到，芯片會繼續(xù)自校正，如果當(dāng)前按鍵還是持續(xù)有效，按鍵信息會被當(dāng)做環(huán)境的漂移立即被更新，也就是說檢測按鍵有效的時間不會超過 50秒。

04智能馬桶人體感應(yīng)模式

     在智能馬桶人體感應(yīng)的模式下，芯片分兩種階段，即上電比較階段和自校準(zhǔn)階段。

      芯片上電200ms內(nèi)，芯片進(jìn)入上電比較階段，CIN1端口接固定的基準(zhǔn)電容，用于調(diào)整CIN1與CIN2之間的差值，CIN2端接人體接觸感應(yīng)器，芯片上電自動采集觸摸通道CIN1與CIN2電容值，判斷CIN2與CIN1通道之間差值，是否超過內(nèi)部設(shè)定人體感應(yīng)閾值，如果超過，則對應(yīng)輸出端口電平拉低，直到CIN2與CIN1通道之間差值

低于內(nèi)部設(shè)定人體離開閾值，芯片跳入自校準(zhǔn)階段；如果不超過，則對應(yīng)輸出端口保持弱高狀態(tài)，則芯片會200ms之后，自動跳轉(zhuǎn)到自校準(zhǔn)階段。

05液體檢測模式

     在液位檢測的模式下，主要用于監(jiān)測是否液體存在或者液體是否達(dá)到對應(yīng)高度，CIN1端口接固定的基準(zhǔn)電容，用于調(diào)整CIN1與CIN2之間的差值，CIN2端接液體檢測傳感器，芯片上電之后，自動采集觸摸通道CIN1與CIN2電容值，判斷CIN2與CIN1通道之間差值，是否超過內(nèi)部設(shè)定液體檢測閾值，如果超過，則判斷液體存在或者液體達(dá)到對應(yīng)高度，則對應(yīng)輸出端口電平拉低，直到CIN2與CIN1通道之間差值低于內(nèi)部設(shè)定液體離開閾值，則對應(yīng)輸出端恢復(fù)弱高狀態(tài)。

06觸摸反應(yīng)時間

      芯片外部每個通道大約每隔3ms采樣一次。經(jīng)過按鍵消抖處理以后，檢測到按鍵按下的反應(yīng)時間大概是24毫秒，檢測按鍵離開的反應(yīng)時間大概是18毫秒。所以檢測按鍵的最快頻率大概是每秒25次。

07輸出邏輯

觸摸輸出有兩種狀態(tài)：弱高或強低。

當(dāng)MD接GND，芯片設(shè)定普通按鍵鎖存輸出模式，每一次觸摸都會引發(fā)輸出翻轉(zhuǎn)，狀態(tài)鎖存。

表2-1 MD接GND：按鍵鎖存輸出模式

當(dāng)MD懸空，芯片設(shè)定智能馬桶人體感應(yīng)模式，檢測到觸摸時，輸出強低，無觸摸時，輸出弱高。

表2-2 MD懸空：智能馬桶人體感應(yīng)直接輸出模式

當(dāng)MD接VDD，芯片設(shè)定液位檢測模式，檢測到觸摸時，輸出強低，無觸摸時，輸出弱高。

表2-3 MD懸空：液位檢測直接輸出模式

03應(yīng)用

01應(yīng)用電路

1：普通按鍵鎖存輸出模式

注:

1.Cmod是電荷收集電容,通常取值范圍在1nf~10nf，典型值是4.7nf。

2.Cdc是靈敏度電容，取值范圍是最小5pf，最大100pf,電容取值越小，靈敏度越高。

2. 智能馬桶人體感應(yīng)模式

注:

1. Cmod是電荷收集電容,通常取值范圍在1nf~10nf，典型值是4.7nf。

2.Cdc是靈敏度電容，主要作用于智能馬桶人體感應(yīng)模式自校準(zhǔn)階段，相對于上電比較階段作用相對較小，最小5pf，最大100pf,電容取值越小，靈敏度越高。

3.C1電容主要作用于上電比較階段，電容越大上電比較階段的靈敏度越差，取值范圍取決于人體傳感器的大小及PCB版圖的布局，一般取值范圍0~15PF之間。該電容一般要選擇NPO材質(zhì)，且精度較高級別，低容值的電容，一般要選擇±0.1PF或者更高的精度。如果精度不夠，或者調(diào)整范圍沒有合適電容，可用于兩個電容串聯(lián)組合成C1電容。

4、靈敏度調(diào)試說明：假設(shè)需要調(diào)整支持5mm的PP蓋板厚度的靈敏度，一般先設(shè)置CDC電容，上電在自校準(zhǔn)階段調(diào)整CDC電容，使得在CDC電容能夠支持5mm的PP的蓋板厚度，固定CDC電容。接下來設(shè)置C1，C1電容大小應(yīng)略大于CIN2腳上的寄生電容。估算一個C1電容值以4PF為例，施加人體作用在傳感器上，給系統(tǒng)上電，若能檢測到人體的存在說明靈敏度偏高或者合適，可以繼續(xù)往上在探測，繼續(xù)加大C1電容，是否能夠同樣檢測到人體，直到加大上電較難檢測到人體，此時選擇上一個電容選項值。施加人體作用在傳感器上，給系統(tǒng)上電，無法檢測到人體存在，則說明電容太大，靈敏度太低，此時需要適當(dāng)降低C1電容值，反復(fù)降低測試，直到選取C1電容值能夠正常在上電的時候檢測得到人體。

3. 液位檢測模式

注:

1. Cmod是電荷收集電容,通常取值范圍在1nf~10nf，典型值是4.7nf。

2.Cdc是靈敏度電容，主要用于精準(zhǔn)調(diào)整液位點，一般大小取值范圍最小5pf，最大50pf,電容取值越小，靈敏度越高。

3.C1電容用于調(diào)整有無液體或者液位是否達(dá)到對應(yīng)高度，該電容對于液位靈敏度調(diào)整影響比較大，取值范圍取決于液位傳感器的大小及PCB版圖的布局，一般取值范圍0~15PF之間。該電容一般要選擇NPO材質(zhì)，且精度較高級別，低容值的電容，一般要選擇±0.1PF或者更高的精度。如果精度不夠，或者調(diào)整范圍沒有合適電容，可用于兩個電容串聯(lián)組合成C1電容。

4、液位調(diào)試說明：一般先固定CDC= 20PF，估算一個C1電容值以4PF為例，若上電后，無水狀態(tài)下，輸出端口為低，說明C1過小，應(yīng)該調(diào)大C1容值；若上電后，液位漫過檢測點，輸出端口仍然高，說明C1過大，應(yīng)該調(diào)小C1容值。在正常工作的情況下， C1和CIN2腳上寄生電容的差值越小，靈敏度越高，經(jīng)過如此反復(fù)調(diào)整后，得到最佳的電容值，然后將C1值固定下來，如果C1電容值調(diào)整的值與理想液位點還是有所偏差，可以通過調(diào)整CDC電容，使得液位點達(dá)到較為理想的值。

04

詳細(xì)參數(shù)

01額定值*

工作溫度 …………………-40 ~ +85oC

存儲溫度………………… -50 ~ +150oC

最大Vdd電壓…………….. -0.3 ~ +6.0V

管腳最大直流輸出電流……………. ±10mA

管腳容限…. -0.3V ~ (Vdd + 0.3) Volts

*注意: 超出上述值可能導(dǎo)致芯片永久損壞

02電氣特性

注：如果感應(yīng)管腳寄生電容超過2.5倍的Cdc電容，芯片不能正常工作（絕大多數(shù)情況無需考慮這個限制）

03封裝尺寸圖 (SOP-8)

圖 4-1：SOP8封裝示例