觸立停風扇上使用的人體接觸檢測傳感技術
簡稱:觸立停
說明：如何何護你的孩子？是方案的最佳創(chuàng)意，集“人性化”及對孩童呵護與設想，只要人體靠近風扇50CM以內(nèi),風扇電機立即停止工作，當人體移出安全距離風扇自動啟動。
特點:全安距離可按要求調(diào)式,最高有效檢測距離可達50CM
1.摘要
本方案主要用于風扇類電器產(chǎn)品，傳統(tǒng)風扇的電機在高速運轉的時候，由于缺乏感應檢測機制，人手或其它金屬物插入風扇罩里時，電機繼續(xù)運轉，及其危險，由此設計一套傳感檢測方案就非常有意義了，當人手或其它金屬物插入或接觸到風扇罩時，風扇電機要立即停止轉動，將危險降到最低。
為了解決該問題，提出了一種人體接觸檢測控制方案，通過專用的電容觸控芯片，將感應器直接和產(chǎn)品外殼相連或安裝在人容易接觸的地方。觸控傳感芯片時刻檢測感應器的情況，當人手接觸或靠近感應器時，觸控傳感芯片發(fā)一個信號給主控MCU，主控MCU收到信號后立即操作電機控制器，讓電機立即停止轉動。
★2.本技術方案的詳細描述
1) 通過專用的電容觸控芯片，采用它固定時間充放電的技術，在單位時間內(nèi)獲取電容充放電的Ａ／Ｄ量化信號，實現(xiàn)電容容值變化的檢測。通過判斷感應器容值的變化，來判斷有無人手接觸。這里的感應器選擇風扇的金屬罩（可以上漆），將觸控傳感芯片的一個檢測引腳直接連接到風扇罩上。
2) 人手接觸或靠近風扇罩時，電容觸控傳感芯片給MCU發(fā)送一信號，信號可以是高、低電平或其它通信方式。
3) MCU檢測到電容觸控傳感芯片發(fā)出的信號，進行邏輯處理，然后對電機控制器進行操作，讓電機立即停止轉動。
★3.1本方案所要解決的技術問題
1）產(chǎn)品的靈敏度要高，不能是整個手掌都貼到風扇罩上，才觸發(fā)感應器，必須是當一個手指接觸到風扇罩，也能觸發(fā)觸控傳感芯片。
2）產(chǎn)品的環(huán)境適應性要強，不能誤操作。產(chǎn)品必須能夠自動適應環(huán)境的變化，包括溫度、濕度的變化。
★3.2本方案的關鍵技術點
1）感應器的選擇
由于風扇網(wǎng)罩是金屬的，適合做觸控傳感芯片的感應器，而且是人們最容易接觸的地方，所以本方案采用電風扇的金屬罩當做感應器的，直接連接到觸控傳感芯片的檢測引腳上。
2）信息的采集
觸控傳感芯片實時對感應器進行采樣，人手或金屬物沒有接觸網(wǎng)罩時的采樣值為C1（量化單位），接觸時的采樣值為C2。實際變化情況會如下圖所示。
從上圖可以看出，人手或金屬物沒有接觸網(wǎng)罩時，采樣值很穩(wěn)定，在很小的范圍內(nèi)波動。當人手或金屬物逐漸靠近網(wǎng)罩時，采樣值逐漸上升。觸控傳感芯片通過判斷C1和C2的差值Δ來判斷人手或金屬物是否接觸，Δ大于設定的閾值則認為人手或金屬物接觸到網(wǎng)罩，否則沒有接觸。觸控傳感芯片不是一檢測到Δ大于設定的閾值就給MCU發(fā)信號，必須是連續(xù)幾個采樣，Δ都大于設定的閾值才通知MCU有人手或金屬物已經(jīng)接觸到網(wǎng)罩，以防外界的瞬間干擾，造成誤觸發(fā)。
關于C1和C2的差值Δ有一點需要注意的是：由于風扇網(wǎng)罩的直徑一般在40CM左右，比較大，它上面的寄生電容比較大，當人手或金屬物靠近或接觸時，觸控傳感芯片檢測引腳上的電容（采樣值的大小和電容容值成正比關系）變化量會比較小，得到的Δ會比較小，所以觸發(fā)閾值不宜設置的過大，以防出現(xiàn)靈敏度過低的情況。
3）信息的傳送
觸控傳感芯片檢測到人手或金屬物接觸時，將信息發(fā)送給主MCU。通信方式可以是IO口通信方式，IO口平時為高電平，當人手或金屬物接觸風扇罩的時候，為低電平；也可以是其它通信方式（I2C或UART都可以），只要按照約定的協(xié)議通信即可。
4）信息的處理
主MCU按照跟觸控傳感芯片約定好的通信方式和協(xié)議實時跟觸控傳感芯片保持聯(lián)系，一檢測到觸發(fā)信息（觸控傳感芯片發(fā)的人手或金屬物接觸風扇罩的信息），立即操作電機控制設備，讓電機停止轉動。
★3.3本方案產(chǎn)生的有益效果
1）成功防止人手或金屬物插入到風扇罩里時導致的危險發(fā)生，起到安全保護的作用。
2）靈敏度高，采用專用的電容觸控傳感芯片一個手指接觸到風扇罩時，都可以觸發(fā)檢測設備,能夠滿足不同類型的風扇應用需求，提升智能檢測科技產(chǎn)品的商業(yè)實用價值。
從上圖可以看出，人手或金屬物沒有接觸網(wǎng)罩時，采樣值很穩(wěn)定，在很小的范圍內(nèi)波動。當人手或金屬物逐漸靠近網(wǎng)罩時，采樣值逐漸上升。觸控傳感芯片通過判斷C1和C2的差值Δ來判斷人手或金屬物是否接觸，Δ大于設定的閾值則認為人手或金屬物接觸到網(wǎng)罩，否則沒有接觸。觸控傳感芯片不是一檢測到Δ大于設定的閾值就給MCU發(fā)信號，必須是連續(xù)幾個采樣，Δ都大于設定的閾值才通知MCU有人手或金屬物已經(jīng)接觸到網(wǎng)罩，以防外界的瞬間干擾，造成誤觸發(fā)。
關于C1和C2的差值Δ有一點需要注意的是：由于風扇網(wǎng)罩的直徑一般在40CM左右，比較大，它上面的寄生電容比較大，當人手或金屬物靠近或接觸時，觸控傳感芯片檢測引腳上的電容（采樣值的大小和電容容值成正比關系）變化量會比較小，得到的Δ會比較小，所以觸發(fā)閾值不宜設置的過大，以防出現(xiàn)靈敏度過低的情況。
3）信息的傳送
觸控傳感芯片檢測到人手或金屬物接觸時，將信息發(fā)送給主MCU。通信方式可以是IO口通信方式，IO口平時為高電平，當人手或金屬物接觸風扇罩的時候，為低電平；也可以是其它通信方式（I2C或UART都可以），只要按照約定的協(xié)議通信即可。
4）信息的處理
主MCU按照跟觸控傳感芯片約定好的通信方式和協(xié)議實時跟觸控傳感芯片保持聯(lián)系，一檢測到觸發(fā)信息（觸控傳感芯片發(fā)的人手或金屬物接觸風扇罩的信息），立即操作電機控制設備，讓電機停止轉動。
★3.3本方案產(chǎn)生的有益效果
1）成功防止人手或金屬物插入到風扇罩里時導致的危險發(fā)生，起到安全保護的作用。
2）靈敏度高，采用專用的電容觸控傳感芯片一個手指接觸到風扇罩時，都可以觸發(fā)檢測設備,能夠滿足不同類型的風扇應用需求，提升智能檢測科技產(chǎn)品的商業(yè)實用價值。