嵌入式人机界面触摸键盘(HMI)

无pad触摸系统(PTS)技术可广泛应用于过程仪表、机床、汽车制造和消费品等领域。基于PTS的嵌入式触控键盘为多种人机界面提供了一种经济高效的解决方案。利用PTS技术可以方便有效地设计工业应用的触摸键盘和触摸屏操作界面。设计人员可以根据应用和控制方案选择分立电子元件或专用集成电路(ASIC)。

PTS的工作原理是检测连接到地面的用户在触摸键位置(触摸键盘/面板)上的触摸。PTS和离散电路实现的源模型如下图所示。

电路的输入部分(V1, R1, R2和Q1)产生发送到地面(接地或虚拟地)的脉冲。当用户站在触控键盘/面板旁，触摸感应位置上的电介质元件(如玻璃窗或陶瓷板)时，脉冲被提供给位于电介质元件下方的导电板。这样就形成了一个通过物体相对于地球的耦合路径。用R接地、R体、C体和C玻璃给出了回路的等效电学模型。

电路的接收部分(V2, R5, R6, Q2和C3)响应导电板中的预定电位变化，并产生指示触摸存在的输出信号。PTS技术的一个重要优势是，只有用户的触摸，主动耦合电路，激活传感器-不像传统的传感系统依赖于干扰现有的电容电路。

经过广泛的现场和实验室测试，设计了一种PTDE(无触板数字编码器)ASIC，以增强市场上已有的离散电路PTS设计。PTDE专用集成电路能够破译，同步和移植多达50个无板触摸键，膜或按钮键输入。该芯片通过Atmel AVR 8位RISC(精简指令集计算机)微控制器控制的10位ADC(模拟数字转换器)转换来自关键输入的模拟信号。一个键矩阵块转换输入从键和输出电压电平到ADC多路复用器输入。编码的关键数据通过GPIO(通用I/O)端口或4线SPI(串行外围接口)进行定向。一个用于工业应用的平板可擦、坚固的键盘和面板的背面，即PCB的组件侧，如下所示:

第二代PTS编码器专为各种定制设计的操作界面，控制微机，键盘模块等微控制器是高性能，低功耗CMOS ic，可完全控制多达42个键。无需用户进行任何校准、调优或其他操作，即可进行操作。用户可根据设计需要设置灵敏度。IC输出可以是并行PTS(直接二进制代码)或串行。

-本文的信息由
Miro Senk博士，Eng, Pressenk Instruments Inc. (pressenk@bellnet.ca）
泰科电子(Tyco Electronics Corp.)的西蒙•布廷(Simon Boutin)。sboutin@tycoelectronics.com）

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-Jeanine Katzel，网络编辑jkatzel@reedbusiness.com

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