近年來，電容式觸控技術(shù)一直在慢慢進入汽車市場。從中控臺資訊娛樂觸控式螢?zāi)坏胶唵蔚腍VAC按鈕/滑塊/滾輪—電容式感測技術(shù)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。工程師們在不斷尋找創(chuàng)新方法，以將電容式感測技術(shù)整合到現(xiàn)有的成熟應(yīng)用中。推動該技術(shù)使用日益增加的幾個因素包括，與標準機械按鈕/開關(guān)相比，其成本更低、可配置性更高、更簡單易用，并且系統(tǒng)效能也顯著改善。
電容式觸控感測取得新進展的是一種應(yīng)用在車輛被動門禁應(yīng)用。在該應(yīng)用中，位于門把中的觸控感測器，用于檢測駕駛員的手，以及啟動被動無鑰門禁驗證系統(tǒng)以鎖定/解鎖車輛。以這種方式使用電容式觸控感測，則無需昂貴的機械開關(guān)和耗電的輪詢方案。
由于被動門禁系統(tǒng)透過電容式觸控消除了這些障礙，因此對與最終用戶而言，變得愈加方便和可靠。駕駛員解鎖并進入車內(nèi)的流程從未如此簡單和透明；只需觸控門把手，打開門，然后駕車離開。本文能進一步了解電容式觸控感測器如何應(yīng)用于被動門禁系統(tǒng)，并詳細了解一些工程師在設(shè)計具有電容感測功能的被動門禁門把手時可能遇到的一些優(yōu)勢和挑戰(zhàn)。
被動無鑰門禁
被動門禁系統(tǒng)多年來一直是許多高階汽車的主打功能。即使是入門款汽車，只要配備被動無鑰門禁（PKE），駕駛員便可輕松進入車輛，無需將鑰匙插入門鎖或按下鑰匙上的按鈕來解鎖車門。
PKE是稱為被動門禁和啟動系統(tǒng)（PEPS）或被動門禁啟動（PEG）的更廣泛車輛進出系統(tǒng)的一部分。 PEPS/PEG系統(tǒng)負責控制車輛進出（車門上鎖/解鎖），還允許透過啟動/禁止車輛防盜鎖止系統(tǒng)來控制汽車。
LF通訊
PKE系統(tǒng)由LF（低頻）接收器和LF發(fā)射器組成。 LF接收器通常位于鑰匙中，而鑰匙通常在駕駛員手中。 LF發(fā)射器位于車身內(nèi)，啟動鑰匙與汽車之間的LF通訊的最常見方法，是駕駛員通過拉動駕駛員側(cè)的門把手來手動啟動解鎖開關(guān)。在這種情況下，PKE系統(tǒng)是根據(jù)駕駛員的要求觸發(fā)的，僅在啟動LF通訊、驗證鑰匙回應(yīng)和解鎖車門所需的短暫時間內(nèi)啟動。在所有其他時間內(nèi)，PKE系統(tǒng)將保持休眠模式。
上述機械觸發(fā)PKE系統(tǒng)的方式存在一個主要缺陷—成本。用于觸發(fā)LF通訊的機械開關(guān)十分昂貴，降低成本的一種方法是用電容式觸控感測器代替機械開關(guān)。
PKE系統(tǒng)要求
在開發(fā)利用電容式觸控感測技術(shù)的PKE系統(tǒng)時，必須考慮幾個關(guān)鍵要求。這些要求包括：
? 回應(yīng)時間
? 功耗
? 環(huán)境影響
? 可靠性
回應(yīng)時間
典型PKE系統(tǒng)的總回應(yīng)時間應(yīng)短于150 ms。此數(shù)值包括喚醒門把手模組、檢測解鎖感測器上的觸控訊號、初始化LF通訊、驗證鑰匙回應(yīng)和解鎖車門（通常需要與中央車身控制器通訊）所需的時間。
由機械開關(guān)啟動的PKE系統(tǒng)將相對快速地喚醒，并且需要極短時間便可啟動LF通訊。由于涉及基于微控制器的電子設(shè)備，電容系統(tǒng)在喚醒后，將需要額外的時間來檢測觸控和啟動LF通訊。為了確保在150ms視窗內(nèi)解鎖車門，獲取和測量電容觸控門把手觸控訊號的典型時間應(yīng)短于20ms。
功耗
PKE門把手模組的平均功耗應(yīng)小于100 uA。此外，對于透過開關(guān)機械啟動LF通訊的通風系統(tǒng)，這不是問題，因為模組喚醒通常由開關(guān)啟動以中斷方式驅(qū)動。在這種情況下，電流消耗通常遠低于100 uA的要求，僅有幾uA，具體取決于應(yīng)用中使用的微控制器（MCU）。另一方面，電容式觸控門把手模組必須進行輪詢或定期從休眠模式喚醒，并檢查解鎖感測器上是否存在觸控訊號。因此，必須仔細設(shè)計電容式觸控系統(tǒng)的輪詢間隔，以平衡電流消耗與要觸控的感測器的整體回應(yīng)。
環(huán)境影響
PKE門把手位于駕駛員側(cè)車門外部，因此將受到各種惡劣工作條件的影響，包括炎熱、寒冷和潮濕（最嚴重）。無論PKE LF通訊是通過開關(guān)機械啟動，還是使用電容觸控啟動，炎熱和寒冷條件下的工作要求均相同，而潮濕則是一個完全不同的問題。
在機械開關(guān)的PKE系統(tǒng)中，LF通訊透過按下實體按鈕啟動。由于模組與環(huán)境密封隔離，機械按鈕不會直接受到潮濕環(huán)境的影響，它在潮濕或干燥工作條件下的功能相同。而對于采用電容觸控的門把手，情況并非如此。
由于正在監(jiān)視觸控感測器是否有極小的電容變化，因此電容的任何變化（無論是由人手還是雨滴引起）都有可能被解釋為觸控。只要發(fā)生錯誤觸控檢測，LF通訊序列就會啟動，這將增加車輛的平均電流消耗。如果在這種模式下長時間運行，可能導致汽車電池耗盡。正因如此，必須小心確保增強電容觸控PKE門把手模組的耐受性，避免由于潮濕導致誤檢。
就觸控而言，防潮性是電容式感測門把手模組最可能出現(xiàn)問題的工作要求，所有其他要求（如回應(yīng)時間和功耗）都可以藉由選擇合適的MCU，并正確構(gòu)建系統(tǒng)來滿足。
可靠性
PKE系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，并且無論何時都可以解鎖車門。否則，無論是由于回應(yīng)時間增加而導致的延遲，還是由于機械開關(guān)故障而導致的災(zāi)難性故障，都是不可接受的。在最不嚴重的情況下，不可靠的系統(tǒng)將給駕駛員帶來煩惱，而在最壞的情況下，災(zāi)難性故障將導致車門鎖住以及車輛無法駕駛。必須不惜一切代價來避免這兩種情況。
機械開關(guān)會隨著時間的推移而磨損，而電容式觸控感測器則沒有此問題，因為它們通常以印刷電路板上銅走線的方式實現(xiàn)。不過，如前所述，電容式觸控感測器對潮濕十分敏感，因此必須注意增強設(shè)計的耐受性，以避免潮濕引起的意外觸控啟動。下一節(jié)將更詳細地討論這一主題。
電容式觸控感測與水分
一般來說，只要人體（無論是手指還是手等部位）接觸感測器，都會發(fā)生觸控。當手指靠近感測器時，它開始將觸控采集階段產(chǎn)生的電場從自由空間轉(zhuǎn)移到大地，從而導致感測器電容發(fā)生變化，電容的這種變化決定了感測器的檢測狀態(tài)。
任何改變感測器電容的導電材料或物體都將導致觸控檢測。水就是這樣一種物質(zhì)，會給觸控感測器操作造成極大干擾。
為什么水分會給電容式觸控感測器帶來這種問題？因為它具有高導電性。當水流到感測器的表面時，它會形成一個導電層，最終導致錯誤的觸控指示。
該導電層將轉(zhuǎn)移感測器在觸控采集階段產(chǎn)生的電場，使之遠離自由空間。聚集的水很容易與附近的感測器和周圍的電路接觸，然后為電場提供一個低阻抗到地路徑。這將導致感測器的總測量電容發(fā)生變化，如果不加以抑制，將最終導致錯誤觸控檢測。
