在工業環境中提供更多計算能力，人機界面有更多選擇。用于觸摸傳感器和觸摸屏的多種傳感器技術正變得越來越流行，而電容式觸摸輪和接近傳感器等其他技術的應用越來越多。

越來越多的工業設備需要更復雜的界面，按鈕和開關被滑桿，控制輪和觸摸屏取代。提供堅固的接口，可以輕松集成到更復雜的控制系統中，并且仍然可以在車間快速使用，這對于各種設備至關重要。

有多種不同的觸摸屏控制器可供選擇，對于工業應用而言，功耗并不一定與便攜式消費類設備一樣重要。但是，保持低功耗可以降低溫度，提高可靠性，并可能降低運行成本。工廠車間也使用各種便攜式設備，特別是在測試中，功耗非常關鍵。類似地，設備的電磁性能對于消費者設備可能不是問題，但在嘈雜的工業環境中是至關重要的。降低EMI敏感性和最小化界面發射的技術都是關鍵的設計因素。

隨著Apple iPod控制輪的出現，電容控制器變得越來越受歡迎，其中一些基于賽普拉斯半導體的技術。由于可以覆蓋傳感器，因此電容技術有助于工業環境。該技術通過檢測由諸如手指的另一場的存在引起的電場變化來起作用。然而，這些傳感器可能會戴著戴手套的手指，因此在這些情況下，電阻式觸點可能會有所幫助。觸摸屏繼續這種區別。電容屏幕通常可達10英寸，但電阻屏幕可以處理更大的屏幕尺寸甚至手套。

簡單線性或旋轉滑塊中的接近式電容式觸摸傳感器為工業界面提供了顯著優勢。由于沒有可移動部件磨損且易于密封以提供對惡劣環境的保護，因此它們更可靠，更節能，并且更容易集成以創建智能系統。

飛思卡爾的MPR031接近電容式觸摸傳感器控制器是一款基于CMOS的狀態機，可簡化多種觸摸應用的設計。它可用于替換最多三個觸摸板和開關更換，并通過I2C總線進行通信。它經過優化，可以管理具有中斷功能的兩個電極，或者中斷禁用的三個電極，并且由于靈敏度提高和專用功能集，可以適應各種實現。

STMicroelectronics的STMPE16M31QTR觸摸傳感器是電容式觸摸鍵控制器，可在單個芯片中提供高度通用和靈活的電容式感應功能（圖1）。這些器件集成了多達24個電容式傳感通道，具有高靈敏度和高噪聲容限。兩個單元的硬連線比率引擎可以實現滑塊/滾輪而無需外部計算。 8個獨立的PWM控制器可控制多達16個LED，具有亮度控制，斜坡和閃爍功能。 I2C接口支持與系統主機進行高達400 kHz的通信。非常寬的動態范圍允許大多數應用程序無需硬件調整即可工作。

圖1：ST的電容式觸摸鍵控制器。 IDT的PureTouch技術用于LDS6000系列設備，支持一系列傳感器輸入來控制按鈕和滑塊。這是一種可編程電容數字轉換器（CDC），設計用于實現基于觸摸的輸入控制的電容傳感器陣列，包括滑塊，滾輪和按鈕。 LDS6000具有15個傳感器輸入，可通過單個控制器靈活地實現多個觸摸輸入。

電容式傳感器輸入通過集成開關矩陣導向500 kHz sigma-delta CDC，可檢測外部傳感器陣列的變化。當發生足夠大的電容變化時，記錄傳感器激活并通知主處理器。

片上校準邏輯可持續監控環境并自動調整開關閾值電平，以防止錯誤的傳感器激活。 LDS6000提供SPI兼容和I2C兼容接口（由I/F選擇引腳選擇的有源接口），具有通用輸入/輸出（GPIO）和中斷輸出，用于與主處理器進行額外通信（圖.2）。

圖2：IDT的PureTouch LDS6000。

Atmel的Qtouch技術是一種數字突發模式電荷轉移（因此為QT）電容式傳感器驅動器，適用于任何觸摸按鍵應用。這些按鍵可以構造成不同的形狀和尺寸，以滿足接口設計的要求，并且該設備包含在各種變化條件下穩定感應所需的所有信號處理，并具有完全去抖動的輸出。

抗噪聲 - 電磁干擾是關鍵問題的工業環境中的一個重要因素 - 來自使用擴頻協議調制的信號。這樣可以抵抗外部干擾，并最大限度地減少任何排放。

QT1110有兩種基本配置可以處理11個按鍵或7個按鍵，每個按鍵都有一個獨立的輸出。其中一個關鍵問題是將控制器調整到觸摸傳感器，這可能非常耗時。賽普拉斯半導體正在申請專利的SmartSense自動調諧算法（圖3）通過自動調諧十多個參數來消除對系統調諧的要求，以實現最佳的觸摸感應性能和最佳的用戶響應。如果PCB技術或供應商發生變化，這是有利的，因為不需要重新調整，也不需要重疊材料或厚度。

圖3：賽普拉斯SmartSense技術。

PSoC 5系列，例如賽普拉斯的CY8C5247，已將CapSense和SmartSense技術與微控制器和一系列可配置外設集成，以支持傳感器設計。 CY8C52系列提供了一種現代的信號采集，信號處理和控制方法，具有高精度，高帶寬和高靈活性。模擬功能涵蓋從熱電偶（近直流電壓）到超聲波信號的范圍，可以處理每個GPIO引腳上的數十個數據采集通道和模擬輸入。

該系列還包括具有USB和多主機I2C等接口的部件。這使設計人員可以使用PSoC Creator（一種分層的原理圖設計輸入工具）通過預構建組件庫和布爾基元輕松創建系統級設計（圖4）。

圖4：賽普拉斯CapSense控制器評估套件。

32位ARM Cortex-M3 CPU內核運行速度高達40 MHz，閃存程序內存高達256 KB，寫入周期為100，000次，保留時間為20年，非常適合長壽命的工業設計。 I/O系統具有46至70個引腳（60個GPIO，8個SIO和2個USBIO），并且可以從任何GPIO路由到任何數字或模擬外設。 LCD顯示器可以直接從任何GPIO驅動，最高可達46×16段，并且可以從任何GPIO獲得CapSense支持。該器件在多達四個域上具有1.2 V至5.5 V I/O接口電壓，可在任何引腳或端口以及施密特觸發晶體管 - 晶體管邏輯（TTL）輸入上支持可屏蔽的獨立IRQ中斷。

觸摸屏

觸摸輪和觸摸屏對機器控制很有用，有時需要更大的顯示屏。觸摸屏在過去幾年中得到了顯著發展，通過利用新的電阻和電容設計降低了成本。

3M的MicroTouch系統SCT3250EX旨在滿足5.7至32英寸顯示應用的性能要求。作為全玻璃設計，SCT3250EX觸摸系統的透光率比典型的電阻式傳感器高出11.5％，比典型的表面電容式傳感器高出3.5％。它采用專有的硬涂層和防刮面漆，稱為ClearTek，以支持重用應用（圖5）。

圖5：3M的MicroTouch屏幕。

3M擁有自己的專用定制ASIC控制器，具有專有固件和專利算法，可動態適應應用環境的變化，有助于在產品生命周期內保持顯示器的初始視頻對齊。正是這種專用ASIC使觸摸系統的“最小觸摸持續時間”比典型的表面聲波和表面電容解決方案快50％。

為了便于集成，IRTouch的E-84-C電阻式觸摸屏（如圖6所示）可通過USB或PS/2接口供電，最大功率紋波為200 mV rms。標準系列支持6.4英寸到24英寸的屏幕，5.7英寸的自定義版本和4096 x 4096像素的分辨率。響應速度小于16毫秒，可以與手指，戴手套的手或不透明物體一起使用。由于屏幕是電阻性的，因此不需要最小的觸摸激活力，并且表面耐久性是莫氏硬度等級為7的玻璃，以滿足工業要求。

圖6：IR Touch的觸摸屏可以通過USB端口供電。

結論

工業應用中有多種可用于觸摸界面的技術。從電容式傳感到電阻式傳感，不同的格式可以以多種不同的方式使用，以提供適當的控制水平。平衡響應速度和調整傳感器的簡易性帶來了一系列設計選擇，并且不斷提高的集成度可以更靈活地控制軟件中的傳感器。新算法使傳感器調整過程更加容易，降低了開發設備的成本。此外，還提供了更多設計選項，以幫助開發適用于工業環境的堅固接口。