基于电容感应的灯光控制用户界面

环境光控制正日渐普及。该特性已经应用于飞机、宾馆、饭店、酒吧、住宅等。环境光的控制方式多种多样，既有只控制亮度的方式，也有同时控制色度、饱和度和亮度等不同属性的方式。

基本的环境光控制应用包含一个用户界面或者可为控制器提供控制信号以改变光的亮度或者颜色的环境光感应器。基本的环境光控制器的方框图如图1所示。

图1：基本环境光控制器的方框图

市场上可用的大多数解决方案仅采用用户界面或者结合采用环境光感应器与用户界面来控制环境光。这类用户界面如图2所示。

图2：环境光控制用户界面

一般而言，人们可以通过用户界面的选择键选择预定义的光选项，但只能从这些预定义选项中进行选择却限制了用户根据自己的选择对光照的各种属性进行控制和配置的能力。本文将探讨使用电容感应器控制各种光属性的用户界面。

使用电容感应器不仅可以让用户界面拥有光滑且极具吸引力等优势，而且还能够节省成本，让解决方案更加经久耐用，免受抖晃影响。部分使用电容感应器的其他特性还包括背光和靠近触发器件背光，可让系统面貌焕然一新，为设计人员带来大量设计余裕。

电容感应
电容感应是一种检测感应器被触摸时容量变化情况的技术。用于电容感应的感应器均置放在PCB板上的铜质垫片。这些铜质垫片上覆盖有被称之为外覆层的厚绝缘材料。因此，当用户触摸到感应器上方的外覆层的时候，电容会略有增加。这样，通过探测这样微弱的增加电容，就可以确定感应器得到了触摸。

CY8C21x34 – PSoC系列器件提供的电容感应CSD法可以用于本应用。这种方法使用开关电容器和Δ-Σ技术来测量感应器的电容。图3的方框图说明了在CY8C21x34实现CSD的方法。

图3：在CY8C21x34中使用CSD的方框图

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.

在这种方法中，使用开关电容技术将感应器的电容Cx仿真为一个电阻。仿真得出的阻抗值可通过以下方程式1得出。
方程式1

因此，调制器电容器CMOD通过仿真电阻充电。当CMOD两端的电压超过VREF时，比较器的输出会连接泄漏电阻器RB接地以泄放CMOD。这将把比较器的输出置于LOW，断开电阻RB。这个过程将不断重复，比较器会输出一串开启计数器的脉冲。计数器的输出是对应着感应器电容的数字值。

当以手指触摸感应器时，感应器的电容会增加，并降低Req。这样会更快地为CMOD充电。由于泄漏时间恒定，充电时间可变，比较器输出的将是一串占空比不同的脉冲。在本例中，对于时间较长的情况，比较器的输出将处于HIGH状态。因此，计数器的输出将发生变化。这种从计数器获得的计数变化将帮助检测手指的贴近。