CN206236056U - 电容式触摸感应按键检测电路和家用电器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电路技术领域，公开了一种电容式触摸感应按键检测电路和家用电器，解决了对于数量较少的电容式触摸感应按键存在芯片管脚浪费的问题。所述检测电路包括：触摸感应电容、高通滤波器、倍压整流电路和MCU处理电路，其中，高频信号源与高通滤波器连接，触摸感应电容与高通滤波器中的电容并联，高通滤波器、倍压整流电路和MCU处理电路依次连接；触摸感应电容获得静态电容或耦合电容；高通滤波器获得高频信号源的低电平幅值或高电平幅值；倍压整流电路将电平幅值按照指定倍数输出；MCU处理电路根据倍压整流电路的输出电平，判断电容式触摸感应按键的操作。本实用新型实施例应用于电容式触摸感应按键的检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种电容式触摸感应按键检测电路和家用电器。
背景技术
与传统的机械式按键相比，电容式感应触摸按键不需要人体直接接触金属，可以彻底消除安全隐患，即使带手套也可以使用，并且不受天气干燥潮湿，人体电阻变化等影响，使用更加方便。没有任何机械部件，不会磨损，无限寿命，减少后期维护成本。其感测部分可以放置到任何绝缘层(通常为玻璃或塑料材料)的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘。
目前电容式触摸感应按键已经广泛应用于音响面板、电话机控制键盘、仪器仪表控制面板、洗衣机控制面板、智能门禁系统控制面板、各种小家电，例如电磁炉、消毒柜、微波炉等，已经覆盖家用电器、手持设备、工业控制、汽车电子、军用产品等几乎所有涉及到控制按键操作面板的应用领域。
对于电容式触摸感应按键的检测普遍利用专用触摸芯片检测后与MCU(Microcontroller Unit，微控制单元，又称为单片机)通讯的办法，或者使用集成触控按键检测专用型MCU。对于数量较少的电容式触摸感应按键或者通过MCU作为主MCU的控制按键操作面板，存在芯片管脚浪费或者通用性弱的问题。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种电容式触摸感应按键检测电路和家用电器，解决了对于数量较少的电容式触摸感应按键或者通过MCU作为主MCU的控制按键操作面板，存在芯片管脚浪费或者通用性弱的问题。
为达到上述目的，本实用新型实施例采用如下技术方案：
本实用新型提供一种电容式触摸感应按键检测电路，包括：
触摸感应电容、高通滤波器、倍压整流电路和单片机MCU处理电路，其中，高频信号源与所述高通滤波器连接，所述触摸感应电容与所述高通滤波器中的电容并联，所述高通滤波器、所述倍压整流电路和所述MCU处理电路依次连接；
所述触摸感应电容，用于当电容式触摸感应按键没有按下操作时，获得静态电容，当所述电容式触摸感应按键按下操作时，获得耦合电容，且所述耦合电容大于所述静态电容；
所述高通滤波器，用于当所述触摸感应电容为所述静态电容时，获得所述高频信号源的低电平幅值，当所述触摸感应电容为所述耦合电容时，获得所述高频信号源的高电平幅值；
所述倍压整流电路，用于将所述低电平幅值或所述高电平幅值按照指定倍数输出，得到指定倍数的低电平幅值或指定倍数的高电平幅值；
所述MCU处理电路，用于根据所述倍压整流电路的输出电平，判断所述电容式触摸感应按键的操作，其中，所述输出电平为所述指定倍数的低电平幅值或所述指定倍数的高电平幅值。
可选的，所述高通滤波器，还用于当所述触摸感应电容为所述静态电容时，得到所述高通滤波器的第一截止频率，当所述触摸感应电容为所述耦合电容时，得到所述高通滤波器的第二截止频率，且所述第一截止频率大于所述第二截止频率。
可选的，所述倍压整流电路，还用于将所述高通滤波器输出的交流高频信号转化为直流信号。
可选的，所述MCU处理电路，还用于当检测到所述输出电平为从所述指定倍数的低电平幅值变为所述指定倍数的高电平幅值时，判断所述电容式触摸感应按键为按下操作，或者当检测到所述输出电平为从所述指定倍数的高电平幅值变为所述指定倍数的低电平幅值时，判断所述电容式触摸感应按键为释放操作。
可选的，所述高通滤波器为一阶高通滤波器或二阶高通滤波器。
可选的，当所述高通滤波器为二阶高通滤波器时，所述触摸感应电容与所述二阶高通滤波器中的任意一节高通滤波电路中的电容并联。
可选的，所述高通滤波器为有源高通滤波器或无源高通滤波器。
本实用新型还提供一种包含本实用新型所提供的上述电容式触摸感应按键检测电路的家用电器。
通过上述电路，根据所述高通滤波器的截止频率跟随所述触摸感应电容的变化而变化，从而可以决定固定频率的交流高频通过所述高频滤波器后的幅值大小，再经由所述倍压整流电路的处理，输出稳定的可供MCU处理电路处理的输出电平。本实用新型实施例设计电路简单，实现方便，可以用于较少数量环境的电容式触摸感应按键检测，且不拘泥于特定MCU，具有一定的通用性。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型实施例提供的一种电容式触摸感应按键检测电路的示意图；
图2是本实用新型实施例提供的一种电容式触摸感应按键检测电路的电路图；
图3是本实用新型实施例提供的另一种电容式触摸感应按键检测电路的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
本实用新型实施例是针对电容式触摸感应按键的检测，其中，所述电容式触摸感应按键的原理是利用人体的感应电容来检测是否有手指存在，当人的手指按下或者接近所述电容式触摸感应按键时，人体的寄生电容将耦合到这个静态电容上，使该按键的最终电容值变大，通过检测电容的变化量从而判断该按键是按下还是释放。本实用新型实施例提供了一种电容式触摸感应按键检测电路，如图1所示，所述电路包括：
触摸感应电容11、高通滤波器12、倍压整流电路13和单片机MCU处理电路14，其中，高频信号源(图1中未标示)与所述高通滤波器12连接，所述触摸感应电容11与所述高通滤波器12中的电容15并联，所述高通滤波器12、所述倍压整流电路13和所述MCU处理电路14依次连接；
所述触摸感应电容11，用于当电容式触摸感应按键没有按下操作时，获得静态电容，当所述电容式触摸感应按键按下操作时，获得耦合电容，且所述耦合电容大于所述静态电容。
当所述电容式触摸感应按键没有按下操作时，所述触摸感应电容为静态电容，相当于所述触摸感应电容断开，不与所述高通滤波器中的电容并联；当所述电容式触摸感应按键按下操作时，获得耦合电容，得到的所述耦合电容大于所述静态电容。
所述高通滤波器12，用于当所述触摸感应电容为所述静态电容时，获得所述高频信号源的低电平幅值，当所述触摸感应电容为所述耦合电容时，获得所述高频信号源的高电平幅值。
即，当所述触摸感应电容为所述静态电容时，得到所述高通滤波器的第一截止频率，当所述触摸感应电容为所述耦合电容时，得到所述高通滤波器的第二截止频率，且所述第一截止频率大于所述第二截止频率。
如图2所示，以所述高通滤波器为一阶无源高通滤波器为例进行说明，图2中电容C101和电阻R101组成CR高通滤波器，C102为所述触摸感应电容。
当所述电容式触摸感应按键没有按下操作时，所述触摸感应电容C102为静态电容，相当于断开电路，不与电容C101并联，则组成所述高通滤波器的组件为电容C101和电阻R101，所以此时，所述高通滤波器的截止频率为
当所述电容式触摸感应按键按下操作时，所述触摸感应电容C102与C101并联，则组成所述高通滤波器的组件为电容C101、触摸感应电容C102和电阻R101，此时所述高通滤波器的截止频率为
对于高频信号源101通过所述高通滤波器之后的电平幅值，当所述电容式触摸感应按键没有按下操作时，所述高通滤波器的截止频率为由于所述高通滤波器的作用，所述高频信号源101的高频信号将会衰减严重，得到了低电平幅值；当所述电容式触摸感应按键按下操作时，所述高通滤波器的截止频率为所述高频信号源101的高频信号将会无衰减或者衰减很小通过，得到了高电平幅值。
例如，当所述电容式触摸感应按键没有按下操作时，所述高通滤波器的截止频率为300KHz，所述高频信号源101的输出信号频率为150KHz，电平有效值为1V，所述高通滤波器的输出信号的电平有效值将会小于0.5V，即得到了低电平幅值；当所述电容式触摸感应按键按下操作时，所述截止频率变小，小于75KHz，所述高通滤波器的输出信号的电平有效值将会基本操持在1V左右，即得到了高电平幅值。
上述仅是以一阶无源高通滤波器为例进行说明，所述高通滤波器不局限于此，所述高通滤波器可以为一阶高通滤波器或二阶高通滤波器，或者有源高通滤波器或无源高通滤波器，如图3所示，所述高通滤波器为一阶有源高通滤波器时，该检测电路的电路图。
当所述高通滤波器为二阶高通滤波器时，所述触摸感应电容与所述二阶高通滤波器中的任意一节高通滤波电路中的电容并联。
所述倍压整流电路13，用于将所述低电平幅值或所述高电平幅值按照指定倍数输出，得到指定倍数的低电平幅值或指定倍数的高电平幅值。
由于所述MCU处理电路14只能处理直流信号，因此通过所述倍压整流电路13，将所述高通滤波器输出的交流高频信号转化为直流信号。
所述倍压整流电路13可以使用二倍压整流电路，三倍压整流电路，甚至多倍压整流电路，由于所述MCU处理电路14处理的电平幅值范围为[3.3V，5V]，只要保证所述倍压整流电路13输出的电平幅值在次范围内即可。
如图2或图3所示，提供的所述倍压整流电路13为三倍压整流电路，包含第一二极管D201和第一电容C201、第二二极管D202和第二电容C202、第三二极管D203和第三电容C203以及负载R201。根据三倍压整流电路工作原理，将所述高通滤波器输出的交流高频信号转化为直流信号，且输出的电平幅值为倍。所以高频信号源101的输出信号频率为150KHz，电平有效值为1V，当所述电容式触摸感应按键没有按下操作时，所述高通滤波器的输出信号的电平有效值小于0.5V，则所述三倍压整流电路输出电压将小于3V；当所述电容式触摸感应按键按下操作时，所述高通滤波器的输出信号的电平有效值在1V左右，则所述三倍压整流电路输出电压将大于4V。
所述MCU处理电路14，用于根据所述倍压整流电路的输出电平，判断所述电容式触摸感应按键的操作，其中，所述输出电平为所述指定倍数的低电平幅值或所述指定倍数的高电平幅值。
其中，所述MCU处理电路14，当检测到所述输出电平为从所述指定倍数的低电平幅值变为所述指定倍数的高电平幅值时，判断所述电容式触摸感应按键为按下操作，或者当检测到所述输出电平为从所述指定倍数的高电平幅值变为所述指定倍数的低电平幅值时，判断所述电容式触摸感应按键为释放操作。
通过上述电路，根据所述高通滤波器的截止频率跟随所述触摸感应电容的变化而变化，从而可以决定固定频率的交流高频通过所述高频滤波器后的幅值大小，再经由所述倍压整流电路的处理，输出稳定的可供MCU处理电路处理的输出电平。本实用新型实施例设计电路简单，实现方便，可以用于较少数量环境的电容式触摸感应按键检测，且不拘泥于特定MCU，具有一定的通用性。
上述电容式触摸感应按键检测电路，还适用于具有电容式触摸感应按键的家用电器。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (8)
1.一种电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，包括：
触摸感应电容、高通滤波器、倍压整流电路和单片机MCU处理电路，其中，高频信号源与所述高通滤波器连接，所述触摸感应电容与所述高通滤波器中的电容并联，所述高通滤波器、所述倍压整流电路和所述MCU处理电路依次连接；
所述触摸感应电容，用于当电容式触摸感应按键没有按下操作时，获得静态电容，当所述电容式触摸感应按键按下操作时，获得耦合电容，且所述耦合电容大于所述静态电容；
所述高通滤波器，用于当所述触摸感应电容为所述静态电容时，获得所述高频信号源的低电平幅值，当所述触摸感应电容为所述耦合电容时，获得所述高频信号源的高电平幅值；
所述倍压整流电路，用于将所述低电平幅值或所述高电平幅值按照指定倍数输出，得到指定倍数的低电平幅值或指定倍数的高电平幅值；
所述MCU处理电路，用于根据所述倍压整流电路的输出电平，判断所述电容式触摸感应按键的操作，其中，所述输出电平为所述指定倍数的低电平幅值或所述指定倍数的高电平幅值。
2.根据权利要求1所述的电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，所述高通滤波器，还用于当所述触摸感应电容为所述静态电容时，得到所述高通滤波器的第一截止频率，当所述触摸感应电容为所述耦合电容时，得到所述高通滤波器的第二截止频率，且所述第一截止频率大于所述第二截止频率。
3.根据权利要求1所述的电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，所述倍压整流电路，还用于将所述高通滤波器输出的交流高频信号转化为直流信号。
4.根据权利要求1所述的电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，所述MCU处理电路，还用于当检测到所述输出电平为从所述指定倍数的低电平幅值变为所述指定倍数的高电平幅值时，判断所述电容式触摸感应按键为按下操作，或者当检测到所述输出电平为从所述指定倍数的高电平幅值变为所述指定倍数的低电平幅值时，判断所述电容式触摸感应按键为释放操作。
5.根据权利要求1所述的电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，所述高通滤波器为一阶高通滤波器或二阶高通滤波器。
6.根据权利要求5所述的电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，当所述高通滤波器为二阶高通滤波器时，所述触摸感应电容与所述二阶高通滤波器中的任意一节高通滤波电路中的电容并联。
7.根据权利要求1所述的电容式触摸感应按键检测电路，其特征在于，所述高通滤波器为有源高通滤波器或无源高通滤波器。
8.一种家用电器，其特征在于，包含权利要求1-7任一项权利要求所述的电容式触摸感应按键检测电路。
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Cited By (2)
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Legal Events
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