设计揭秘 电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用

电磁炉控制器触摸屏的工作原理电磁炉控制器触摸屏是电磁炉中重要的控制装置，它的工作原理是通过触摸屏进行电磁炉的操作和控制。

下面将详细介绍电磁炉控制器触摸屏的工作原理。

1. 电磁炉控制器触摸屏的结构电磁炉控制器触摸屏主要由触摸面板、控制电路和显示屏组成。

触摸面板是用户与电磁炉进行交互的界面，用户可以通过触摸面板进行不同的操作，如调节温度、设置时间等。

控制电路是触摸屏的核心部件，负责接收触摸屏的指令和控制电磁炉的运行。

显示屏则是用来显示电磁炉的工作状态、时间等信息。

2. 电磁炉控制器触摸屏的工作原理电磁炉控制器触摸屏的工作原理主要包括触摸、感应和控制三个步骤。

（1）触摸：当用户用手指或者其他物体接触触摸面板时，触摸面板上的传感器会发出信号。

触摸面板上通常采用电容传感技术或者电阻传感技术，其中电容传感技术应用较广。

电容传感技术通过感应人体或物体的电容变化来检测触摸操作，比如当用户用手指接触触摸面板时，触摸面板会感应到电容的变化，进而触发相应的操作。

（2）感应：一旦触摸面板接收到触摸信号后，控制电路就会将信号传递给处理器进行处理。

处理器根据接收到的信号确定用户的操作意图，如调节温度、设置时间等。

（3）控制：根据处理器处理后的信号，控制电路会向电磁炉的相关组件发送指令，以实现相应的操作。

比如，当用户通过触摸屏设置温度为100℃时，控制电路会向电磁炉的加热元件发送指令，控制加热元件达到并保持100℃的温度。

3. 电磁炉控制器触摸屏的优势与传统的物理按钮相比，电磁炉控制器触摸屏具有许多优势。

（1）方便操作：电磁炉控制器触摸屏使用简单直观，用户只需轻触触摸面板即可实现各种操作，更加方便快捷。

（2）灵敏度高：触摸面板的感应技术越发展越成熟，能够较好地识别轻触、滑动等各种手势操作，并且响应速度快，提高了用户的操作体验。

（3）易于清理：电磁炉控制器触摸屏没有实体按钮，光滑的触摸面板易于清洁，减少了日常维护工作。

（4）美观大气：触摸屏的设计相对简洁时尚，更加符合现代家居的审美需求。

触摸按键是一种基于电容的非接触式按键，克服了机械式按键易磨损、易藏灰尘、不容易清洁的缺点，而且，触摸按键不需要在面板上开孔或者安装按钮，也就无需保养和维护的问题。

触摸按键作为一种新技术，已在越来越多的场合取得了应用。

在不同的应用场合中，可能会有不同的要求。

如当按键数大于RC信道时就必须考虑如何扩展按键的问题，如有多键的要求还必须考虑多键的实现问题，而触摸按键的稳定性和抗干扰问题可能是所有场合中都必须重点考虑的问题。

触摸按键应用在电磁炉中就必须要考虑稳定性和抗干扰的问题。

由于电磁炉在出厂时都必须经过EFT测试，且根据相关安检法规EFT测试结果最低必须大于1250V，有些厂家还要求触摸按键区域即使铺上一层水后按键仍能正常操作。

正是由于这些要求，在触摸按键中必须同时兼顾EFT测试和防水的要求，这也是触摸按键在电磁炉应用中的重点和难点所在。

本文将基于HT45R35的触摸按键应用到电磁炉的实例中，分析了触摸按键中存在的各种现象，提出了相应的解决办法，解决了电磁炉中最难克服的EFT 测试和防水的难题，最终EFT测试结果大于4000V，并且达到了理想的防水深度，有效提高了触摸按键的稳定性和抗干扰性，对触摸按键在其它场合中防干扰处理具有借鉴意义，对其推广运用也具有十分重要的现实意义。

系统结构示意图在电磁炉系统结构中，HT45R35充当系统中触控面板的一部分。

HT45R35检测到按键，然后把按键相应编码以一定的通讯方式发送给电磁炉的主控IC，主控IC收到后执行该按键的功能，如启动相关部件工作或者点亮LED、数码管等。

整个系统的结构示意图如图1所示。

触摸按键的实现原理触摸按键是利用人体电容效应改变C/R-F电路中电容的容量，进而改变其振荡频率，通过检测频率的改变大小来判断是否有键被按下。

HT45R35内部有两个16位向上计数器Timer A和Timer B，Timer A的时钟源可以设置为系统时钟或者系统时钟四分频，通过RCCOR寄存器来设置，Timer B的时钟源为RC振荡电路，如图2所示。

家用电器中的电容式触摸感应技术SoC具有集成型片上外设和基于硬件的特性，能帮助设计人员实施大多数乃至所有的电器功能。

在今天竞争激烈的消费类市场中，电器必须具有丰富的特性，集成型SoC不仅能集成越来越多的应用特性，还可降低整体系统成本，因此成为了OEM厂商的最佳选择。

购买家用电器时最重要的因素包括产品外观及其支持的高端特性。

采用当今高度集成的片上系统（SoC）处理器，设计人员不仅能在电容式感应技术基础上推出全新用户界面，而且还能集成其它系统功能，从而降低系统成本并节约板卡空间。

与此同时，由于构建系统所需的许多组件现在已经集成在统一的芯片中，因此SoC可显著加速产品上市进程。

此外，连接多个器件和用于故障调试所需的时间也可大幅缩短。

图1所示为电磁炉的方框图。

这种电器必须提供以下关键功能：保持平锅的温度：需要脉冲宽度调制（PWM）来设置加热线圈的点火持续时间；风扇控制：需要温度传感器和PWM来驱动风扇电机；过电流和过电压保护：需要ADC和比较器；平锅自动检测：需要电感感应功能；基于时间的烹饪功能：需要实时时钟（RTC）；用户界面——显示屏：需要LED驱动器或LCD玻璃显示屏；用户界面——按键：需要电容式触摸感应和检测功能。

图1：电磁炉框图电容式感应技术基于电容式感应技术的按键使电器外形时尚美观，消除了磨损问题，与机械按键相比更受欢迎。

许多电器都要在靠近液体的环境下使用，因此要考虑防水功能，避免水溅上去而产生错误的按键触发。

图2给出了电容式传感器印刷电路板（PCB）的典型布局。

通过连接保护电极可实现防水性，而不是将传感器周围的阴影部分（蓝色）接地。

图2：使用保护电极实现防水功能驱动这个电极的信号与连接到传感器的信号一样，因此水滴滴落在传感器上时不会形成阴影区和传感器之间的电势差，传感器上不会耦合更多电容，因此就能实现防水效果。

如果传感器完全浸入水中，则会激活保护机制来禁用传感器的工作。

由于许多电器都要用大电流工作，因此电源通常会因负载电流和数字开关的变化而产生巨大的噪声/波纹，数字开关也会耦合到电容式传感器上，从而影响用界面的可靠性。

感应按键电路分析感应按键电路分析：感应按键是刚刚在电磁炉上运用的一种新技术，其主要特点是使电磁炉易清洁，防水性能好。

目前在电磁炉上用的感应按键主要有天线感应式及电容式，我们目前用的是利用人体电容的电容式感应按键感应按键原理如下面的图式；感应按键电路包括信号产生、信号整形2个单元：首先由信号产生单元产生约几百KHz的高电平占空比约50%的信号；然后信号整形单元对所产生的信号进行整形，整形过程类似于开关电源工作过程；最后将信号送至MCU的AD口。

当有人体靠近感应按键时，将会形成一个对地的电容在信号整形的高电平期间分流一部分电流，致使整形后的信号下降，并在人体离开前一直维持在下降的电位上；而当人体离开后，整流后的信号又会上升到原来的电位水平。

由于存在电路耦合及寄生电容，所以一般用下降沿和上升沿来识别感应按键的响应动作。

原理图：示意图1，按键AD每个单独检测，不用切换软件识别感应按键的步骤：—，加热及非加热情况下的静态测试：电磁炉的在加热情况下磁场对周边的电路影响比较大，尤其对感应按键电路；对于感应按键的测试，软件尤其要注意测试步骤，假如不按下列步骤测试，否则以后的生产会出现问题；测试时最好以客户最后的安装位置来进行测试，若没有拿到整机，灯板的摆放位置，要以实际的安装位置来模拟，一定要紧挨线圈盘，这样干扰最大；在火锅档状态下把功率调到最大，记录下每一个按键值在加热情况下的A.D值,同时记录抖动的值有多少个,然后再提起锅具(系统停止加热),记录一下按键的A.D值,记录下与加热情况下的差值有多少;注意：在最大档加热情况下，按键的抖动值就在+/-2个之内，加热与非加热状态下，两者的差值也就在+/-2个；若没有满足+/-2个内，则说明布板不合理或者A.D采集的次数还不够；按键的A.D 值采集次数越多,越稳定;但注意,最长64MS一定要弹出一次按键平均值;否则按键的反应灵敏度不够；二,加上玻璃下的按键动态测试：在系统以最大档加热情况下,放上一块6MM厚的玻璃(注意一定要用6MM的玻璃,由于6MM的玻璃为最通用,否则用薄的玻璃测试会在生产上会出现按键失灵现象),注意按键的A.D值不能超5V,(0FFH),不过尽量保持每个按键的A.D值在0D0H以上,0F5H以下,A.D值太小灵敏度估计不够,抗干扰不是很强；若A.D值超过5V,换一下稳压管的值或者调整一下PCB 布板；记录一下在加热及非加热两种情况下,每一个按键没按下的值及有按下的A.D值,记录好每一个按键的变化差值；三,按键的防水测试:我们采用5PF/15PF电容隔离的电路全部都有防水功能,最后要在玻璃表面用热熔胶围住按键的区域,防止水溢出,水的区域要把所有的按键都连在一起;然后在水中,记录好每一个按键在最大档加热及非加热情况下的变化值,以最小变化值的按键值作为按键识别的值;系统要做到有水不会有按键误动作,在水中能识别到有按键;在按键的其它地方按,只有最靠近的键键可动作,其它的按键不能动作;四，程序说明：。

电容式触摸感应按键技术原理及应用电容式触摸感应按键技术原理及应用2010-05-26 12:45:02| 分类：维修| 标签：|字号大中小订阅市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键，以取代传统的机械式按键。

针对此趋势，Silicon Labs公司推出了内置微控制器(MCU)功能的电容式触摸感应按键(Capacitive Touch Sense)方案。

电容式触摸感应按键开关，内部是一个以电容器为基础的开关。

以传导性物体（例如手指）触摸电容器可改变电容，此改变会被內置于微控制器内的电路所侦测。

电容式触摸感应按键的基本原理◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。

如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。

如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。

所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。

具体测量的方式有二种：(一)可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。

如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。

(二)也可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。

如果开关被按压，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。

Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。

而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。

◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。

与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N)电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。

电磁炉工作原理_电磁炉触摸控制原理与检修技术分析现在几乎每个家庭都会使用电磁炉。

电磁炉的原理是电磁感应现象，即利用交变电流通过线圈产生方向不断改变的交变磁场，处于交变磁场中的导体的内部将会出现涡旋电流（原因可参考法拉第电磁感应定律），这是涡旋电场推动导体中载流子（锅里的是电子而绝非铁原子）运动所致；涡旋电流的焦耳热效应使导体升温，从而实现加热。

电磁炉电容触摸感应式控制技术的基本原理所谓电容触摸感应式控制技术，其核心就是利用张弛振荡器产生数百千赫兹的正弦波，然后将这个正弦波信号加在各个弹簧导电盘上，当用户的手指接触到导电盘的时候（即使有面板隔开，但对于高频信号而言，玻璃、陶瓷、塑料等材质面板仍相当于导体），相当于给弹簧导电盘对地接了一只电容，利用电容通交隔直的特性，高频信号通过电容分压，弹簧盘上的信号电平将降低。

这个降低的信号电压施加在阈值检测器上（或者被送到比较器内部电路进行处理，使相应输出端输出电平翻转），即可以产生触摸/无触摸的信号。

市场上常见的采用电容触摸感应式控制技术的电磁炉，按控制接口类型分类主要有二种：第一种是将张弛振荡器产生的数百千赫兹的正弦波加到各个功能键弹簧导电盘上。

并将各个功能键与比较器的输人端分别相连，通过比较器内部电路进行比较，在输出端实现高低电平的变化，并且一个按键对应一个I/O口，每个I/O口分别用高或低两种不同的电平来表示按键的开或关。

这种方式的优点是：不需改动以往主系统的软硬件，只需单独做一块键盘小板就可以实现触摸按键功能，很适用于老产品改造，因此这种方式在较早电磁炉上较常见，其工作原理示意如下图所示。

第二种方式是键盘输人接口与第一种一样，不同的是输出采用SPI、IIC、UART或是采取有限的几根I/O口来输出编码数据，这种方式的优点是所需的I/O口少，输出一般只需要2~3个I/O口即可实现数据传输。

这种控制方式的工作示意图如下图所示，但在电磁炉中比较少见。

第三种方式是采用高度整合之后的触摸感应产品方案。

电容式触摸按键电磁场干扰问题的解决方案罗福根【摘要】近年来，电容式触摸按键以其高灵敏度、制作时尚等优点，应用越来越广。

与传统按键相比，电容感应式触摸按键灵敏度极高，极易受到干扰，而受到交变电磁场的干扰最为典型。

本文通过对电容式触摸按键的结构和原理的研究，以IT7230电容式触摸按键应用为例，分析其交变电磁场干扰源的可能来源，找到解决电磁场干扰问题的可行方案。

【期刊名称】《电子制作》【年(卷),期】2015(000)015【总页数】2页(P63-64)【关键词】交变电磁场;触摸按键;抗干扰【作者】罗福根【作者单位】福建捷联电子有限公司【正文语种】中文序言电容感应式触摸按键工作原理：将按键做成感应金属片的形状，当人体（手指）接触金属感应片的时候，由于人体相当于一个接大地的电容，因此会在感应片和大地之间产生一个感应电容的变化量，通过侦测并将这个电容的变化量转换成主机可以识别的按键信号。

手指接触金属片形成类似平板电容形态，因而感应电容的大小可依照平板电容公式进行估算：其中，C是指感应电容值，单位为F；E为相对介电常数；E0为真空介电常数（恒量），单位F/m；S指面积，单位m2；d指平板间距，单位m。

通常，这个感应电容量只有几pF到几十pF，因此说，电容式触摸按键是高度灵敏的。

电磁场干扰电容式触摸按键的机理有科学论证证明，静电场不会对平板电容产生影响，而交变的电磁场对平板电容值是有影响的，其可参照以下公式进行约算：其中，ε为介电常数，R为圆形平板电容直径，d为平板电容间距，μ为磁学性质参数，ω为交变电磁场的角频率。

由此可知，结构一定时，平板电容随角频率增大而增大，时，就是静态平板电容公式。

因而，触摸按键周围存在的交变电磁场的话就会对感应电容值产生影响，而静电场不会产生影响。

电容式触摸按键交变电磁场干扰源交变的电流就会产生交变电磁场，交变电磁场的干扰源非常多，一般在应用中，电容式触摸按键受到的交变电磁场的干扰主要来源于两个方面：其一是机内干扰，机内系统中其他电路模块交变的电流产生的磁场的干扰，诸如AC/DC电源转换电路，开关电源电路，模拟信号处理线路等都会产生交变电磁场,这种交变电磁场干扰一般是持续性的，系统在工作就一直存在；其二是机外干扰，也就是产品在工作环境中的所受的交变电磁场的干扰，如手机拨通时的射频信号等，这种交变电磁场干扰一般是偶发性的。

电磁炉的触摸开关原理电磁炉触摸开关原理电磁炉是一种利用电磁感应原理加热的厨房用具。

它的触摸开关原理是通过触摸感应技术，将用户的操作信号转化为电信号，从而控制电磁炉的开关与加热功率。

触摸感应技术是一种将用户的触摸动作转化为电信号的技术，其基本原理是通过电容检测手指接触物体的变化。

在电磁炉上的触摸开关主要有两个部分组成：电容传感器和控制电路。

电容传感器是实现触摸感应的关键部件。

它通常由一个导电区和一个传感区组成。

当用户的手指接触到导电区时，就会形成一个类似电容器的结构，这个结构的容量与手指接触面积相关。

当用户的手指不接触导电区时，这个结构的容量就会发生变化，通过检测这种容量变化，就可以获知用户是否触摸电磁炉。

控制电路是将电容传感器的信号转化为电信号，并通过处理这些信号来控制电磁炉的开关与功率。

控制电路主要由功率开关、信号传感器、处理器和其他电子组件组成。

功率开关是控制电磁炉加热功率的重要部件。

它通常由一个MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）组成。

当接收到控制电路的信号时，功率开关会根据信号的强弱来控制电磁炉的功率输出。

当功率开关为ON（导通）时，电流通过加热线圈，产生磁场并加热锅底；当功率开关为OFF（断开）时，加热线圈的电流停止流动，磁场消失并停止加热。

信号传感器是用于检测电容传感器信号的部件。

它主要通过接收电容传感器产生的电信号，并将其转化为控制电路所需的信号。

这些信号通常是数字信号，并具有一定的幅度和频率。

信号传感器将这些信号传递给处理器进行处理。

处理器是控制电路的核心部分，它用于处理触摸感应信号，并将其转化为电磁炉的开关与功率控制信号。

处理器通常由微控制器或数字信号处理器（DSP）构成。

它通过对接收到的信号进行滤波、放大、模数转换和数字信号处理等一系列操作，最终生成控制电磁炉的信号。

除了以上主要部件外，触摸开关还包括供电电路、显示屏、操作按键和LED指示灯等其他组件。

供电电路用于提供控制电路所需的电源；显示屏用于显示电磁炉的状态和操作界面；操作按键用于设置电磁炉的各项参数；LED指示灯用于指示电磁炉的工作状态。

电磁炉触摸按键原理图
抱歉，由于机器人无法直接提供图片和图纸，无法将原理图直接显示在答案中。

但是，我可以为您解释电磁炉触摸按键的工作原理。

电磁炉触摸按键的工作原理主要涉及到传感器和控制电路两部分。

传感器部分是通过玻璃或塑料面板来完成的。

面板上覆盖有一层透明导电物质，如氧化铟锡(ITO)等。

当我们用手指碰触这些区域时，人体会形成电流，然后通过传感器来检测这种电流变化。

传感器将这种变化转化为电信号，并将其发送给控制电路。

控制电路部分主要由微处理器和一些其他电子元件组成。

微处理器接收传感器发送的信号，并解析它们，识别出用户选择的按键操作。

然后，控制电路根据用户选择的按键操作来控制电磁炉的功率输出和加热温度等信息，从而实现对电磁炉的控制。

以上就是电磁炉触摸按键的工作原理。

通过传感器和控制电路的配合，可以实现对电磁炉的精确控制和操作。

电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用本文介绍意法半导体的8 位STM8 微控制器实现的电容感应式触摸按键原理，以及在电磁炉应用中的触摸按键解决方案。

该方案具有低成本，环境自适应，防水及防电磁干扰等特点，在低品质电网环境中也能可靠工作。

1 引言相较于机械式按键和电阻式触摸按键，电容式触摸按键不仅耐用，造价低廉，机构简单易于安装，防水防污，而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。

但是电容式触摸按键也存在很多的问题，因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多。

ST 针对家电应用特别是电磁炉应用，推出了一个基于STM8 系列8 位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案，无需增加专用触摸芯片，仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能，方便客户二次开发。

2 方案介绍ST 的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX 构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。

如电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。

加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。

在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4 做按键显示板的主控芯片，控制13 个按键的扫描、24 个LED 及一个4 位数码管的显示、I2C 与主板的通讯，并留有一个SWIM 接口方便工程师调试之用(如STM8S105S4 采用的是ST 高级STM8 内核，具备3 级流水线的哈佛结构，3.0~5.5V 工作电压，内部16MHz RC 可提供MCU 16MHz 工作频率，提供低功耗模式和外设时钟关闭功能，共有34 个I/O 可用。

STM8S105S4。

电磁炉上的玻璃按键的原理
电磁炉上的玻璃按键是一种常见的控制方式，它的原理是基于电容触摸技术。

电容触摸技术是一种利用电容原理实现触摸控制的技术，它可以实现高灵敏度、高精度、低功耗、无机械磨损等优点。

电磁炉上的玻璃按键是由一块玻璃面板和一组电容传感器组成的。

玻璃面板上有一些标记，表示不同的功能，例如开关、调节温度、定时等。

当用户触摸玻璃面板上的标记时，电容传感器会检测到触摸信号，并将信号传递给控制芯片。

电容传感器是一种能够测量电容值的传感器，它由两个电极组成，当用户触摸玻璃面板时，手指和玻璃面板之间会形成一个电容，电容值的大小与手指和玻璃面板之间的距离、面积、介质等因素有关。

电容传感器会测量这个电容值，并将其转换成电信号，传递给控制芯片。

控制芯片是电磁炉的核心部件，它负责接收电容传感器传递过来的信号，并根据信号控制电磁炉的工作状态。

例如，当用户触摸开关标记时，控制芯片会接收到开关信号，并将电磁炉的加热元件开启；当用户触摸调节温度标记时，控制芯片会接收到温度信号，并根据用户的设定调节电磁炉的加热功率，以达到设定的温度。

电磁炉上的玻璃按键是一种基于电容触摸技术的控制方式，它通过电容传感器测量手指和玻璃面板之间的电容值，将其转换成电信号，
并传递给控制芯片，从而实现对电磁炉的控制。

这种控制方式具有高灵敏度、高精度、低功耗、无机械磨损等优点，是现代家电控制技术的重要组成部分。

电容式触摸屏及电磁触控技术早在1971年，山姆·赫斯特（Samuel Hurst）在美国肯塔基大学任教期间，工作上每天要处理大量图形数据。

为了提高工作效率，他研究制造出最早的触摸设备，通过把图形放在平板上或者用笔在平板上施加压力就能将图像数据保存起来，于是就有了最早的触摸屏“AccuTouch”。

1973年，美国《工业研究》杂志将触摸屏技术评为“最重要的100项新技术产品”之一，并预言这种技术将得到广泛运用。

随着智能手机的推出，电容式触摸屏得到了广泛使用。

电容式触摸屏技术是利用人体的电流感应进行工作，在手指接触电容屏时，控制器件通过侦测通道的电压变化状况，来确定屏中电容值的变化，从而计算出触摸位置信息。

在确定电量的情况下，通过侦测通道中电压值的变化，得到电容值变化的情况，参考以下公式，V s = Q s / C s图 1 电压、电量及电容关系其中，V s：电压值；Q s：电量值；C s：电容值。

在手指触摸电容屏时，电容值发生变化，从而得到电容变化的位置信息。

C s = C p + C f图 2 触控时电容的变化状况其中，C s：最终电容值；C p：寄生电容值；C f：接触电容值。

然而，电容式触摸屏Sensor作为触摸屏的重要组成部分，也在随着技术的升级及工艺能力的提升，进行着明显的变化。

这变化或是因为性能的提升，或是因为成本的降低。

总之，带来的是更佳的“性价比”。

如果说达尔文进化论是生物迭代的体现的话，那么电容式触摸屏幕也有属于它的进化论。

第一代的电容式触摸屏Sensor是早期菱形图案的设计（如图3）。

该方案是使用两层ITO Film设计的单点触控自容方案。

菱形自容方案需使用至少两层的ITO Film，但只能确定单个点的触控坐标，如果同时触摸两个点，容易出现“鬼点”。

如下图示，同时点击A1及A2点，IC进行取样分析后得到X1，X2，Y1，Y2纵横4个通道的信息。

图 3 第一代图案：菱形自容方案通过组合，得到如下4个触摸坐标：A1（X1，Y1），A2（X2，Y2），B1（X1，Y2），B2（X2，Y1）其中，A1及A2是实际触摸点。

1.引言电容感应方式的触摸按键有很多优点，由于不需要机械结构，相比传统的机械按键和薄膜按键，触摸式按键有着不可比拟的优势，并由此带来了时尚美观的外观设计。

目前已经广泛应用于各种消费类电子产品。

越来越多的家电产品也开始采用触摸按键，电磁炉是其中一个典型的应用。

Cypress的触摸技术Capsense是基于PSoC产品上的一种应用。

PSoC(可编程片上系统)包含有8位微处理器核和数字与模拟混合信号阵列的可编程片上系统。

不仅具有MCU 的可编程序能力，还包含了部分可编程逻辑运算功能，同时也提供了可编程模拟阵列，集三种可编程能力与一体。

在大多数家电的触摸应用中，一般包括触摸感应处理和系统控制处理。

PSoC可提供该类应用中所需要的资源，并简化了系统。

2.电磁炉控制原理及结构电磁炉采用磁场感应电流加热原理。

它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，交变磁场在铁质锅具的底部产生感应电流(又称涡流)，涡流使锅具铁分子高速无规则运动分子互相碰撞摩擦而产生热能。

图1是典型的电磁炉系统框图。

电磁炉的主回路为一个LC谐振电路，谐振频率在20-30KHz左右。

谐振回路由市电经过整流滤波后产生的310V直流电压供电。

主回路中的IGBT工作在低开关损耗的零电压开关方式(ZVS)，使线盘与谐振电容产生谐振电压，从而实现电磁的转换。

为了实现IGBT零电压开关的控制，电路中需要对IGBT上的电压进行检测，或称作同步检测，只有在IGBT上的电压接近零电压时才允许IGBT导通。

电磁炉的功率调整是通过对IGBT功率管进行PWM占空比的调整来实现的，PWM占空比增大时，IGBT导通时间增长，为线盘提供的电流增大，相应增大电磁炉的功率。

振荡器电路就是用于产生PWM信号以驱动IGBT，PWM占空比由谐振电路和主控制器提供的参考电压等共同决定的。

通常，主控制器是通过输出PWM占空比信号，并经过一个RC滤波器来产生参考电压。

电流负反馈控制是通过检测市电输入电流实现对IGBT电流的控制。

电容式触控感应技术在家电产品中的应用近来在便携式媒体播放器、笔记型计算机、手机市场中间续浮现的各项令人感到高兴的式感测技术之应用，让人几乎忘了这类界面技术早已广泛地应用于家电用品的设计中许多年了。

感测算法与控制两方面的重大发展，让这项技术适用于更多的应用领域。

设计人员看到了电容式感测技术的价值所在—不仅可取代机械式按键与膜片开关；并可适用于各项新颖的应用，如：触控式屏幕与近距等。

感测电容电容式传感器是由导体片、接地面、与控制器所构成。

在多数的应用中，导体片会用一片铜制电路板，而接地则用灌注填充。

这两者之间存在有原生(寄生)电容(CP)。

当其它如手指头等导电物体临近传感器时，随着该物体的电容值(CF)增强，系统的电容值也随之增强。

(1) 要侦测由CF造成电容值增强的办法有好几个。

场域效应(Field Effect)量测办法中，在感测与系统参考电容器之间用法沟通电分压器。

藉由监测在分压器上的转变可以感测到手指触碰时所产生的电容值变幻。

电荷转移(Charge Transfer)则用法切换式电容器电路以及参考电容值，重复举行从较小的传感器电容器至较大总线电容器之间的电荷转移步骤。

总线电容器上的值与传感器电容值两者之间存在着比例关系，因此在固定次数的步骤后量测电压值，或藉由计算达到某一电压临界值所需的步骤次数，来打算该电容值。

另外，弛张(relaxation oscillator)则是用量测充电时光的办法，其中充电速率通常是由固定电流源的值和传感器电容值所打算的。

较大的传感器电容器需要较长的充电时光，这部份通常能运用脉冲宽度调变器()与定时器来举行量测。

至于延续近似法(Successive Approximation)也是量测电容充电时光的办法，不同的是当中的起始电压是由延续近似法所打算的。

以P 组件执行的延续近似法( 申请之专利)采纳一组电容对电压的转换器以及单斜率模拟数字转换器()。

其电容值量测方式是先藉由将电容值转换至电压值，接着将该电压值储存于电容器内，然后再利用可调式电流源来量测所储存之电压值。

电磁炉触摸控制的原理
电磁炉触摸控制的原理是利用电容触摸屏技术。

电容触摸屏是根据我们触摸的位置变化来改变电容屏上的电容值。

当我们用手指触摸电磁炉的触摸面板时，手指与触摸板之间会形成一个电容，此时电容屏上会产生一个电流信号。

电磁炉触摸控制系统将这个触摸屏上的电流信号转化为电压信号，并通过信号处理器进行处理，最终将处理结果传递给电磁炉的控制电路。

控制电路根据触摸位置和强度的信息来调节电磁炉的功率、时间和其他参数，从而实现触摸控制。

整个触摸控制系统包括触摸屏、信号处理器和控制电路三部分。

触摸屏是由触摸感应电路和透明导电层构成的，触摸感应电路用于感应触摸位置和强度的变化，透明导电层用于传输电流信号。

信号处理器负责将电流信号转化为电压信号，并进行处理和解码。

控制电路则根据处理结果来控制电磁炉的运行状态。

总结来说，电磁炉触摸控制的原理是利用电容触摸屏技术，通过感应触摸位置和强度的变化，将电流信号转化为电压信号，并通过信号处理器和控制电路来实现电磁炉的触摸控制。

基于单片机的电容感应式触摸按键原理与程序——原理近年来，电容感应式触摸按键技术已日臻成熟，在家电领域中，对于各种玻璃面板的家电产品，电容感应式触摸按键，以其高灵敏度、面板免钻孔、安装方便、使用寿命长等优点得以广泛的应用；尤其在许多小家上电诸如电磁炉、音视频设备、电茶壶等等，其应用更是随处可见，但是，毕竟目前这一技术并未完全普及，另外各种专用芯片也尚未统一标准大量上市，出现故障后往往需要更换原厂配件，这就使得业余维修无从下手，目前常见的电容感应式触摸按键的实现方法有两种，一种是专用芯片，有几种键位可选，使用方便，另一种是以单片机为基础通过编程实现，这种方式是将按键功能及其它控制功能综合设计，大大的简化了整个系统的设计，减少了原件降低了成本，应用较多；为此，本文将就玻璃面板式家电上的电容感应式按键的原理进行简单的分析，并且将用STC单片机编程实现电容感式应按键的C源程序及调试方法分享给大家。

图1：如图1所示，是电路原理图，它由两只二极管D1/D2、两只电阻R1/R2、一只充放电电容C0构成，弹簧将Φ12mm的金属片压紧到厚度为5mm的玻璃板的下方，玻璃板的另一面对应金属片的位置就是手指触摸区。

工作原理为：玻璃板接触金属片的附近，有电荷的集聚与其另一表面形成电容结构，无动作时电荷是很微量的电容值也极小，当有手指接触另一侧玻璃表面是，由于人体皮肤所带电荷的参与，使得电荷的运动发生了改变，电容值也会产生很多的变化，这就是感应电容的形成与变化过程，而感应电容的变化，又直接改变了充放电电容的充电电压值，这就给状态的检测提供了依据。

在PWM_IN的高电平段，电源电压经R2、D1给C0充电，在PWM_IN的低电平段，C0经R1、D2对地放电，充放电状态稳定后，ADC0端可以检测到一个稳定的电压值，本系统实测为2.7V左右，当有指触动作时由于感应电容相当于与C0并联了一个电容，其ADC0端检测到的电压将下降，本系统实测为2.3V左右，这个的400mV 的模拟电压量，对于8位ADC而言，是可以准确判别的。

基于STM8的电容感应式触摸按键方案在电磁炉中的应用1、引言相较于机械式按键和电阻式触摸按键，电容式触摸按键不仅耐用，造价低廉，结构简单易于安装，防水防污，而且还能提供如滚轮、滑动条的功能。

但是电容式触摸按键也存在很多的问题，因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰敏感得多。

ST针对家电应用特别是电磁炉应用，推出了一个基于STM8系列8位通用微控制器平台的电容式触摸感应方案，无需增加专用触摸芯片，仅用简单的外围电路即可实现电容式触摸感应功能，方便客户二次开发。

2、方案介绍ST的电容式触摸按键方案通过一个电阻和感应电极的电容CX构成的阻容网络的充电/放电时间来检测人体触摸所带来的电容变化。

如图1所示，当人手按下时相当于感应电极上并联了一个电容CT，增加了感应电极上的电容，感应电极进行充放电的时间会增加，从而检测到按键的状态。

而感应电极可以直接在PCB板上绘制成按键、滚轮或滑动条的应用样式，也可以做成弹簧件插在PCB板上，即使隔着绝缘层（玻璃、树脂）也不会对其检测性能有所影响。

图1 STM8S电容式触摸按键的工作原理电磁炉是采用磁场感应电流的加热原理对食物进行加热。

加热时，通过面板下方的线圈产生强磁场，磁力线穿过导磁体做的锅的底部时，锅具切割交变磁力线而在锅具底部产生涡流使锅底迅速发热，达到加热食物的目的。

在本解决方案中采用44pin的STM8S105S4做按键显示板的主控芯片，控制13个按键的扫描、24个LED及一个4位数码管的显示、I2C与主板的通讯，并留有一个SWIM接口方便工程师调试之用（如图2）。

图2 电磁炉按键板原理STM8S105S4采用的是ST高级STM8内核，具备3级流水线的哈佛结构，3.0~5.5V工作电压，内部16MHz RC 可提供MCU 16MHz工作频率，提供低功耗模式和外设时钟关闭功能，共有34个I/O可用。

STM8S105S4 具有2KB 的RAM和16KB的FLASH，还有可达30万次擦写次数的1KB EEPROM数据存储器。