一种电容式触摸按键的检测电路制造技术

本发明专利技术公开一种电容式触摸按键的检测电路，采用纯模拟电路实现方波信号发生、信号自举升压及电容感应采样，并对采样后的信号进行数字化处理，实现电容式触摸按键的信号检测，该电路具有结构简单，成本低、适用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
—种电容式触摸按键的检测电路
[0001 ] 本专利技术涉及信号检测技术，尤其涉及一种电容式触摸按键的检测电路。
技术介绍
目前，越来越多的电子产品、家用电器都使用电容触摸感应按键替代传统的机械式按键来进行控制，传统的机械式按键尽管价格便宜，但按压易损，故障率较高，返修存在时间与金钱成本；而电容式触摸按键具有灵敏度高，使用寿命长的优点。电子元件产商也因此加大了对电容触摸按键的应用研究，并推出众多电容感应按键类的专业芯片，但这些芯片价格较高，适用范围局限性大，很难应用到一些成本低的应用中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种电容式触摸按键的检测电路，以解决电容式触摸按键检测设备成本高、应用局限性大的问题。 本专利技术是通过以下技术方案来实现的: 一种电容式触摸按键的检测电路，所述电路包括依次连接的方波信号发生电路单元、整形升压电路单元、电容感应采样电路单元和信号采集处理单元， 所述方波信号发生电路单兀用于产生方波信号； 所述整形升压电路单元用于根据所述方波信号对输入的电压信号进行升压处理； 所述电容感应采样电路单元用于对电容两端电压信号进行采样， 所述信号采集处理单元用于采样的电容电压进行数字化处理，根据电容两端电压信号的变化量判断按键是否被按下。 进一步地，所述方波信号发生电路单元包括积分电路和比较电路，所述积分电路用于产生三角波，并将所述三角波信号作为所述比较电路的输入信号，所述比较电路用于输出方波信号，并将所述方波信号作为积分电路的输入信号。 进一步地，所述方波信号发生电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的负向输入端经第一电阻与第二运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端经第二电阻与第二运算放大器的正相输入端连接，所述第一电容的一端与第一运算放大器的负向输入端连接，另一端与第一运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的一端与第二运算放大器的输入端连接，另一端与第二运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的正相输入端接入控制信号，所述第二运算放大器的负向输入端接入控制信号。 进一步地，所述方波信号发生电路单元产生占空比为50%的方波信号。 进一步地，所述整形升压电路单元包括自举升压电路。 进一步地，所述整形升压电路单元包括第四电阻、第一电感、三极晶体管和稳压二极管，所述三极晶体管的基极与第二运算放大器的输出端连接，所述三极晶体管的集电极经第一电感与供电电源连接，所述三极晶体管的发射极接地，所述稳压二极管的一端与三极晶体管的发射极连接，另一端与集电极连接，所述第四电阻的一端与稳压二极管与第一电感的公共端连接，另一端与电容感应采样电路单元的输入端连接。 进一步地，所述电容感应采样电路单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二电容、感应按键、第一二极管和与第二二极管，所述第五电阻、第六电阻、第七电阻和第二电容依次连接，所述第一二极管与第五电阻并联，所述第二二极管与第六电阻并联，所述第五电阻的另一端与整形升压电路单元的输出端连接，所述第二电容的另一端接地，所述第二电容与第七电阻的公共端与信号采集处理单元的输入单连接，所述第五电阻和第六电阻的公共端与感应按键连接，其中，所述第一二极管与第二二极管的正极对接，或者第一二极管与第二二极管的负极对接。 进一步地，所述第五电阻和第六电阻的电阻值相同，所述第一二极管和第二二极管电气参数相同。 采用本专利技术的技术方案，采用纯模拟电路实现方波信号发生、信号自举升压及电容感应采样，对采样后的信号进行数字化处理，对电容式触摸按键进行信号检测，该电路具有结构简单，成本低、适用范围广的优点。 【附图说明】 下面根据附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。 图1为本专利技术电容式触摸按键检测电路的结构框图； 图2为本专利技术第一实施例的电容式触摸按键检测电路的原理图。 【具体实施方式】 电容式触摸感应按键的基本原理: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形成一个电容，感应电容量通常有几PF到几十pF。本专利技术依据上述原理，在外部搭建相关电路，根据金属感应片电容量的变化，检测是否有人体接触金属感应片。 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 图1为本专利技术电容式触摸按键检测电路的结构框图。如图1所示，所述电路包括依次连接的方波信号发生电路单元101、整形升压电路单元102、电容感应采样电路单元103，所述电容感应采样电路单元输出的信号经外接的信号采集单元进行数字化处理； 所述方波信号发生电路单元101用于产生方波信号； 所述整形升压电路单元102用于根据所述方波信号对输入的电压信号进行升压处理； 所述电容感应采样电路单元103用于对电容两端电压信号进行采样， 所述信号采集处理单元104用于采样的电容电压进行数字化处理，根据电容两端电压信号的变化量判断按键是否被按下。 本实施例中，所述方波信号发生电路单元101包括积分电路和比较电路，所述积分电路用于产生三角波，并将所述三角波信号作为所述比较电路的输入信号，所述比较电路用于输出方波信号，并将所述方波信号作为积分电路的输入信号。 整形升压电路单元102包括自举升压电路。所述自举升压电路根据方波信号发生电路单元输出的方波信号控制三极管控制的导通或截止，从而控制电感线圈储存能量或释放能量。当电感线圈释放能量时，电感线圈上储存的能量加上整形升压电路的供电电源一起为后续电路提供电能。对输入信号进行整形升压是为了提高信号检测的灵敏度和准确性。 电容感应采样电路单元103的采样电容进行储存能量和释放能量的更替，当人体手指触摸到感应按键时，电容感应按键由于内在寄生电容发生改变，使得采样电容两端的电荷发生变化，相应的采样电容两端的电压信号也会发生相应的变化。通过对采样电容外围电路的选择，使电容储存能量和释放能量的过程具有相同的电气参数，如时间、电荷量坐寸ο 信号采集处理单元104对采样电容两端的电压信号进行数字化处理，根据采样电容两端电压信号的变化判断按键是否被按下。所述信号采集处理单元104包括单片机的A/D采样模块，通过单片机的A/D采样接口接入。 其中，所述方波信号发生电路单元产生占空比为50%的方波信号，使得电容感应采样电路单元中电容的充放电时间参数相同。 本专利技术的技术方案中，可以完全采用纯模拟电路实现电容式触摸按键的信号检测，具有结构简单，成本低、适用范围广的优点。 图2为本专利技术第一实施例的电容式触摸按键检测电路的原理图。如图2所示，该电路包括依次连接的方波信号发生电路单元101、整形升压电路单元102、电容感应采样电路单元103，电容感应采样电路单元输出信号通过单片机的A/D采集接口进行数字化处理。 其中，方波信号发生电路单元101包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容Cl、第一运算放大器Ul和第二运算放大器U2，所述第一运算放大器Ul的负向输入端经第一电阻与第二运算放大器U2的输出端连接，所述第一运算放大器Ul的输出端经第二电阻R2与第二运算放大器U2的正相输入端连接，所述第一电容Cl的一端与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式触摸按键的检测电路，其特征在于，所述电路包括依次连接的方波信号发生电路单元、整形升压电路单元、电容感应采样电路单元和信号采集处理单元，所述方波信号发生电路单元用于产生方波信号；所述整形升压电路单元用于根据所述方波信号对输入的电压信号进行升压处理；所述电容感应采样电路单元用于对电容两端电压信号进行采样，所述信号采集处理单元用于采样的电容电压进行数字化处理，根据电容两端电压信号的变化量判断按键是否被按下。

【技术特征摘要】
1.一种电容式触摸按键的检测电路，其特征在于，所述电路包括依次连接的方波信号发生电路单元、整形升压电路单元、电容感应采样电路单元和信号采集处理单元， 所述方波信号发生电路单元用于产生方波信号； 所述整形升压电路单元用于根据所述方波信号对输入的电压信号进行升压处理； 所述电容感应采样电路单元用于对电容两端电压信号进行采样， 所述信号采集处理单元用于采样的电容电压进行数字化处理，根据电容两端电压信号的变化量判断按键是否被按下。2.根据权利要求1所述的电容式触摸按键的检测电路，其特征在于，所述方波信号发生电路单元包括积分电路和比较电路，所述积分电路用于产生三角波，并将所述三角波信号作为所述比较电路的输入信号，所述比较电路用于输出方波信号，并将所述方波信号作为积分电路的输入信号。3.根据权利要求2所述的电容式触摸按键的检测电路，其特征在于，所述方波信号发生电路单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的负向输入端经第一电阻与第二运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的输出端经第二电阻与第二运算放大器的正相输入端连接，所述第一电容的一端与第一运算放大器的负向输入端连接，另一端与第一运算放大器的输出端连接，所述第三电阻的一端与第二运算放大器的输入端连接，另一端与第二运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的正相输入端接入控制信号，所述第二运算放大器的负向输入端接入控制信号。4.根据权利要求3所述的电容式触摸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娜，
申请(专利权)人：北京谊安医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11