助力抗“疫” 电梯按键“变形记”

综合中国产业研究院和中国国家统计局的数据来看，截止到2019年年底，中国电梯保有量已经达到745.1万台，如此巨量的电梯给预防新冠疫情造成很大困难。高频次喷洒消毒液是疫情爆发以来电梯消毒的主要手段，然而由于消毒不当引发的事故却频现报端。

图1：电梯消毒不当的相关报道

为防此类事故发生，很多电梯控制板被蒙上了一层塑料薄膜。但由于机械按钮的凸起设计，很难确保薄膜和控制板之间不留缝隙，同时用户操作中使用的牙签和圆珠笔等“安全工具”还会造成薄膜破损，不美观的同时并未完全消除隐患。

图2：机械按键外覆塑料薄膜进行防水

如何才能做到美观又安全呢？针对这个问题，技术型分销商Excelpoint世健公司产品经理Terence Li向我们介绍了Microchip电容触屏技术，并表示世健可以提供参考设计并协助客户开发。

Terence介绍称，通过采用该技术，电梯制造商或消费者可以用一体化塑料保护盖板替换此前的机械按键，让电梯控制板完全成为无缝状态。得益于Microchip在触摸技术方面的精深知识和经验，其提供的电容触摸技术具有抗噪声、抗潮湿干扰和低功耗等特性。

抗噪声

对于电容式传感而言，主要的噪声来源于智能手机、无线电收发器、电机和插座等，分为差模噪声和共模噪声。相对而言，触摸式电容最大的敌人是共模噪声，由于其在设计后期进行测试，并且表现不明显，因此共模噪声让设计人员着实头疼。

为解决这个难题，Microchip电容触屏技术采用先进的Driven-shield +技术。和传统的Driven shield一样，Driven-shield +提供和传感器同样的信号进行主动屏蔽，确保最大程度的防护，且不损失灵敏度。

图3：Driven shield屏蔽效果演示

因此，Microchip电容触屏技术能够提供高信噪比，满足IEC 61000-4-6传导噪声测试标准，帮助设计者克服嘈杂的环境。

图4：关于抗扰性的相关EMC测试标准

抗潮湿干扰

Driven-shield +技术提供了更为出色的防水性能。简单的Driven shield在解决噪声问题时，只提供了最基本的防水功能。在电梯应用场景中，因为控制板是一块完整的面板，湿抹布擦拭或喷洒消毒液时有些水渍会同时留存在两个按键上，从而引发触碰错误，影响按键功能。同样的情况，那些暴露在室外的电梯控制面板遇到雨天时更容易发生。

图5：水滴导致的错误按键

Driven-shield +技术帮助设计者很好地解决了这个问题。Driven-shield +不仅拥有Driven shield的优点，同时由于屏蔽电极和每个其他电极的驱动电位与被扫描电极相同，Driven-shield +技术让水滴同时覆盖多个按键时不再产生触碰错误，这样即便控制板附着水渍或者暴露在雨滴下，一样能够工作地很好。

图6：Driven-shield +技术滴水演示

由于采用自电容搭配Driven-shield +来实现防水功能，Microchip的电容触碰解决方案可以支持更厚的盖板，以及戴手套进行单指触摸。

低功耗和安全性

此外，Microchip电容触屏技术在功耗以及安全性上同样表现优异。

在功耗方面，机械按钮的逻辑电平有唤醒开启和中断两种状态，而电容触控却是持续扫描。

图7：机械按键和电容触控对比

为了实现低功耗触摸设计，Microchip电容触屏技术通过事件系统触发触摸测量。在功耗分析窗口中，在不触摸QT7-XPRO（传感器开发电路板和套件）的情况下，记录窗口平均电流非常低。因此，Microchip电容触屏技术在PIC、AVR和SAM器件上的专用硬件支持最低功耗的触摸功能，其电容传感电流低于5 μA。

图8：低功耗平均电流测量

在安全性方面，Microchip 提供了通过IEC/UL 60730安全B类标准认证的产品，已经有现成产品和传感库。

拓展延伸

跳脱出电梯的应用场景。除了接近传感、按钮、滑动条和滑轮等1D需求，Microchip提供的解决方案还能够满足触摸板和多点触摸屏等2D需求，以及自由空间手势识别这样的3D需求。并且，不管是1D、2D还是3D需求，Microchip都提供交钥匙的解决方案：

·1D交钥匙解决方案MTCH10x和CAP1xxx；

·2D交钥匙解决方案maXTouch® Technology；

·3D交钥匙解决方案GestIC® Technology。

因此，Microchip提供的解决方案适用于所有市场的所有触摸用例，无论是现成触摸产品还是MCU触摸传感库，都能让客户从中获益。