基于電容感應(yīng)的燈光控制用戶界面

環(huán)境光控制正日漸普及。該特性已經(jīng)應(yīng)用于飛機(jī)、賓館、飯店、酒吧、住宅等。環(huán)境光的控制方式多種多樣，既有只控制亮度的方式，也有同時(shí)控制色度、飽和度和亮度等不同屬性的方式。

基本的環(huán)境光控制應(yīng)用包含一個(gè)用戶界面或者可為控制器提供控制信號(hào)以改變光的亮度或者顏色的環(huán)境光感應(yīng)器?；镜沫h(huán)境光控制器的方框圖如圖1所示。

圖1：基本環(huán)境光控制器的方框圖

市場(chǎng)上可用的大多數(shù)解決方案僅采用用戶界面或者結(jié)合采用環(huán)境光感應(yīng)器與用戶界面來(lái)控制環(huán)境光。這類用戶界面如圖2所示。

圖2：環(huán)境光控制用戶界面

一般而言，人們可以通過(guò)用戶界面的選擇鍵選擇預(yù)定義的光選項(xiàng)，但只能從這些預(yù)定義選項(xiàng)中進(jìn)行選擇卻限制了用戶根據(jù)自己的選擇對(duì)光照的各種屬性進(jìn)行控制和配置的能力。本文將探討使用電容感應(yīng)器控制各種光屬性的用戶界面。

使用電容感應(yīng)器不僅可以讓用戶界面擁有光滑且極具吸引力等優(yōu)勢(shì)，而且還能夠節(jié)省成本，讓解決方案更加經(jīng)久耐用，免受抖晃影響。部分使用電容感應(yīng)器的其他特性還包括背光和靠近觸發(fā)器件背光，可讓系統(tǒng)面貌煥然一新，為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)大量設(shè)計(jì)余裕。

電容感應(yīng)
電容感應(yīng)是一種檢測(cè)感應(yīng)器被觸摸時(shí)容量變化情況的技術(shù)。用于電容感應(yīng)的感應(yīng)器均置放在PCB板上的銅質(zhì)墊片。這些銅質(zhì)墊片上覆蓋有被稱之為外覆層的厚絕緣材料。因此，當(dāng)用戶觸摸到感應(yīng)器上方的外覆層的時(shí)候，電容會(huì)略有增加。這樣，通過(guò)探測(cè)這樣微弱的增加電容，就可以確定感應(yīng)器得到了觸摸。

CY8C21x34 – PSoC系列器件提供的電容感應(yīng)CSD法可以用于本應(yīng)用。這種方法使用開(kāi)關(guān)電容器和Δ-Σ技術(shù)來(lái)測(cè)量感應(yīng)器的電容。圖3的方框圖說(shuō)明了在CY8C21x34實(shí)現(xiàn)CSD的方法。

圖3：在CY8C21x34中使用CSD的方框圖

In this technique, the sensor capacitance, CX is emulated as a resistor using the switched capacitor technology. The value of the emulated resistance can be given by following equation 1.

在這種方法中，使用開(kāi)關(guān)電容技術(shù)將感應(yīng)器的電容Cx仿真為一個(gè)電阻。仿真得出的阻抗值可通過(guò)以下方程式1得出。
方程式1

因此，調(diào)制器電容器CMOD通過(guò)仿真電阻充電。當(dāng)CMOD兩端的電壓超過(guò)VREF時(shí)，比較器的輸出會(huì)連接泄漏電阻器RB接地以泄放CMOD。這將把比較器的輸出置于LOW，斷開(kāi)電阻RB。這個(gè)過(guò)程將不斷重復(fù)，比較器會(huì)輸出一串開(kāi)啟計(jì)數(shù)器的脈沖。計(jì)數(shù)器的輸出是對(duì)應(yīng)著感應(yīng)器電容的數(shù)字值。

當(dāng)以手指觸摸感應(yīng)器時(shí)，感應(yīng)器的電容會(huì)增加，并降低Req。這樣會(huì)更快地為CMOD充電。由于泄漏時(shí)間恒定，充電時(shí)間可變，比較器輸出的將是一串占空比不同的脈沖。在本例中，對(duì)于時(shí)間較長(zhǎng)的情況，比較器的輸出將處于HIGH狀態(tài)。因此，計(jì)數(shù)器的輸出將發(fā)生變化。這種從計(jì)數(shù)器獲得的計(jì)數(shù)變化將幫助檢測(cè)手指的貼近。