基于電容感應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)應用于飛機、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)境光控制應用包含一個用戶界面或者可為控制器提供控制信號以改變光的亮度或者顏色的環(huán)境光感應器?；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)境光感應器與用戶界面來控制環(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，人們可以通過用戶界面的選擇鍵選擇預定義的光選項，但只能從這些預定義選項中進行選擇卻限制了用戶根據(jù)自己的選擇對光照的各種屬性進行控制和配置的能力。本文將探討使用電容感應器控制各種光屬性的用戶界面。

使用電容感應器不僅可以讓用戶界面擁有光滑且極具吸引力等優(yōu)勢，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，為設計人員帶來大量設計余裕。

電容感應
電容感應是一種檢測感應器被觸摸時容量變化情況的技術(shù)。用于電容感應的感應器均置放在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，當用戶觸摸到感應器上方的外覆層的時候，電容會略有增加。這樣，通過探測這樣微弱的增加電容，就可以確定感應器得到了觸摸。

CY8C21x34 – PSoC系列器件提供的電容感應CSD法可以用于本應用。這種方法使用開關(guān)電容器和Δ-Σ技術(shù)來測量感應器的電容。圖3的方框圖說明了在CY8C21x34實現(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，使用開關(guān)電容技術(shù)將感應器的電容Cx仿真為一個電阻。仿真得出的阻抗值可通過以下方程式1得出。
方程式1

因此，調(diào)制器電容器CMOD通過仿真電阻充電。當CMOD兩端的電壓超過VREF時，比較器的輸出會連接泄漏電阻器RB接地以泄放CMOD。這將把比較器的輸出置于LOW，斷開電阻RB。這個過程將不斷重復，比較器會輸出一串開啟計數(shù)器的脈沖。計數(shù)器的輸出是對應著感應器電容的數(shù)字值。

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