Eine robuste Touch-Bedienoberfläche für Haushaltsgeräte

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

ISH Ingenieursozietät GmbH

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Die Touch-Operationen flexibel erfassen

Außerdem kann der PTC über Hardware und Oversampling sowie Mittelwertbildung Störungen herausfiltern und den Störabstand (SNR) verbessern. Allerdings reicht auch das nicht immer aus, beispielsweise wenn die Störfrequenz und die Abtastfrequenz sehr nahe beieinanderliegen. Deshalb kann der PTC dank seiner flexiblen Hardware die Touch-Operationen auf drei verschiedenen Frequenzen erfassen und mit Hilfe von Mittelwertfiltern die resultierenden drei Signale auswerten. Der Anwender kann die entsprechenden Frequenzen aus insgesamt 16 Frequenzen auswählen.

Frequency Auto Tune ist eine weitere Funktion aus der QTouch-Bibliothek. Mit ihr lassen sich Störungen auf den genutzten Frequenzen messen und dynamisch die störempfindlichste Frequenz ersetzen. Die Frequenzumschaltung erfolgt dann, wenn der Signalwert nicht stabil ist und die in der Auto-Tune-Funktion vorgegebene Stabilitätsgrenze mehrfach überschreitet. Haushaltsgeräte kommen oft mit Wasser und Feuchtigkeit in Kontakt. Der PTC misst Kapazitätsänderungen, um Berührungen zu erkennen.

Beständigkeit bei Feuchte verbessern

Da Wasser leitend ist, ändert jede Wechselwirkung mit den Sensoren oder den Messleitungen die Kapazität. Feuchtigkeit erhöht die Delta-Werte und der Sensor arbeitet nicht mehr korrekt. Das gilt sowohl für Sensoren auf der Basis der Eigenkapazität als auch der Gegenkapazität. Allerdings gibt es hier Unterschiede. Bei der Eigenkapazität vergrößert Wasser auf dem Sensor die Nutzfläche der Sensorelektrode, was die Gesamtkapazität des Sensors erhöht. Dadurch können die Signale die Erkennungsgrenzwerte überschreiten, was eine falsche Erkennung zur Folge hat.

Um die Feuchtigkeitsbeständigkeit zu verbessern, muss die Eigentoleranz verbessert werden, so dass eine gewisse Feuchtigkeitsmenge ohne spezielle Implementierungen unterdrückt werden kann. In dieser Hinsicht haben die Gegenkapazitätssensoren eine natürliche Fähigkeit der Feuchtigkeitsunterdrückung. So erhöht vorhandenes Wasser zwar die Kapazität zwischen den X- und Y-Leitungen, ein aufgelegter Finger reduziert dagegen diesen Wert, da dieser Ladungsverschiebungen zwischen den X- und Y-Leitungen verursacht. Bei Designs mit Feuchtigkeitsbeständigkeit sollte man daher Sensoren auf Basis der Gegenkapazität bevorzugen.

Zwei verschiedene Software-Bibliotheken

Der PTC wird von zwei Bibliotheken unterstützt: der regulären QTouch Library und der QTouch Safety Library. Beide unterstützen die Gegen- und die Eigenkapazitäts-Methoden und sind für GCC und IAR verfügbar. Außerdem bietet die Safety Library zusätzliche API-Funktionen, die für Anwendungen mit erweiterten Sicherheitsmerkmalen erforderlich sind. Um Entwicklungsdauer von sicherheitskritischen Hausgeräten zu verkürzen, stellt Atmel diese QTouch Safety Library mit einer Vorqualifikation für VDE/UL 60730 und 60335 Klasse B Zertifizierungen zur Verfügung. Die QTouch-Safety-Platform gewährleistet durch die dynamische Hardware- und Firmware-Störfilterung mit sehr geringem Design-Aufwand eine Störunempfindlichkeit entsprechend IEC 61000 - 4-6 10V für leitungsgebundene Störfestigkeit. Außerdem bietet sie eine FMEA-Unterstützung und ist gegenüber Feuchtigkeit beständig.

* Michele Apuzzo ist Field Application Engineer bei der Atmel Corporation in Mailand, Italien.

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