基于IDT LDS6204 IC的防水汽電容觸摸方案設(shè)計(jì)

　　摘要：本文從硬件和軟件兩個(gè)方面介紹了如何基于IDT的LDS6204 IC實(shí)現(xiàn)可靠的防水汽電容觸摸方案設(shè)計(jì)。

　　引言

　　眾所周知，水是生命之源，無(wú)處不在，但是對(duì)觸摸應(yīng)用工程師來(lái)說(shuō)，水卻是一大麻煩—因?yàn)樗螘?huì)提供與手指觸摸相似的輸入，引起電容觸摸感應(yīng)問(wèn)題，造成誤動(dòng)作或“偽觸摸”。因此，電容觸摸方案的可靠性設(shè)計(jì)除了要考慮抗電磁干擾方面的設(shè)計(jì)，還必須考慮防水設(shè)計(jì)。這一點(diǎn)在一些本身工作在有水環(huán)境的觸摸產(chǎn)品表現(xiàn)得更為明顯，如熱水器、洗衣機(jī)、加濕器、豆?jié){機(jī)等。電容觸摸通常有三種形態(tài)的水需要防護(hù)：水淹、水滴和水汽，其中水汽防護(hù)最復(fù)雜。這是因?yàn)樗軌蜻M(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部電路空間，除了觸摸板，還會(huì)在觸摸芯片的傳感器I/O上形成水滴，導(dǎo)致觸摸操作出錯(cuò)。此外，水汽與水淹和水滴相比擁有較高的溫度，如果基準(zhǔn)更新速度慢于溫度變化速度，可導(dǎo)致電容基準(zhǔn)無(wú)效。鑒于水汽防護(hù)要比水淹和水滴復(fù)雜，所以本文將只介紹如何基于IDT的LDS6204 IC實(shí)現(xiàn)防水汽電容觸摸方案設(shè)計(jì)。

　　LDS6204介紹

　　LDS6204是IDT公司的一款電容觸摸控制器ASIC。如框圖1所示，LDS6204芯片主要由電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器(CDC)、算法控制邏輯與數(shù)據(jù)寄存器電路、自動(dòng)環(huán)境校準(zhǔn)引擎、I²C接口電路、shield激勵(lì)信號(hào)發(fā)生電路等組成。自動(dòng)環(huán)境校準(zhǔn)引擎是用來(lái)確保觸摸基準(zhǔn)準(zhǔn)確跟隨外部環(huán)境的變化而更新，如水、溫度等。Shield信號(hào)可以在PCB(印制電路板)布線(xiàn)期間進(jìn)行鋪銅處理，提高觸摸傳感器抗環(huán)境干擾的能力。數(shù)據(jù)寄存器是用戶(hù)對(duì)LDS6204芯片進(jìn)行各種優(yōu)化操作、設(shè)置的接口。由于LDS6204芯片采用簡(jiǎn)單的流水線(xiàn)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員只需要簡(jiǎn)短的時(shí)間學(xué)習(xí)通過(guò)I²C讀/寫(xiě)操作配置LDS6204 IC的內(nèi)部寄存器，以激活傳感器、感應(yīng)水平和設(shè)置其他控制寄存器，從而優(yōu)化觸摸操作。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　如圖2所示，典型的LDS6204防水汽電容觸摸方案的硬件設(shè)計(jì)分為三部分：電源濾波及硬件復(fù)位電路，I²C接口電路，C0～C7組成的傳感器輸入電路。圖中C7利用IC引腳直接作為防水保護(hù)傳感器，因此在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)只需懸空即可。當(dāng)大量水汽進(jìn)入到內(nèi)部電路板時(shí)，水汽有可能在傳感I/O引腳周?chē)Y(jié)成水珠或水淹，觸摸傳感器C0~C5就有可能誤觸發(fā)。但是當(dāng)使用了C7作為保護(hù)傳感器后，就可以避免這一現(xiàn)象。這是因?yàn)楫?dāng)大面積水淹觸發(fā)C0~C5時(shí)也會(huì)觸發(fā)C7保護(hù)傳感器，由于保護(hù)傳感器比普通傳感器的優(yōu)先權(quán)高，所以當(dāng)C7觸發(fā)時(shí)，自動(dòng)屏蔽其它觸摸功能傳感器。所以用戶(hù)只需對(duì)保護(hù)傳感器選擇寄存器和被保護(hù)的傳感器寄存器，在LDS6204初始化時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的配置，即可實(shí)現(xiàn)上述保護(hù)傳感器的功能設(shè)計(jì)。