Parallele kapazitive Sensormodule für bildschirmlose Bedienfelder

Microchip veröffentlicht die Turnkey-Controller MTCH3380P und MTCH3240P, um eine parallele Touch-Erfassung für komplexe, bildschirmlose Bedienfelder bereitzustellen. Diese integrierten Schaltkreise sind darauf ausgelegt, Multi-Sensor-Konfigurationen in Haushaltsgeräten, Ladestationen für Elektrofahrzeuge und Industriemaschinen zu verwalten, bei denen Feuchtigkeitsbeständigkeit und eine zuverlässige Signalverarbeitung von entscheidender Bedeutung sind.

Parallele Analog-Digital-Wandlungsarchitektur
Herkömmliche Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI), die eine hohe Anzahl kapazitiver Sensoren nutzen, weisen aufgrund sequenzieller Scan-Methoden oft eine erhöhte Erfassungslatenz und ein verschlechtertes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) auf. Um dies zu beheben, integrieren die neuen Controller 12 Analog-Digital-Wandler (ADCs), die parallel arbeiten. Durch die gleichzeitige Datenerfassung im gesamten Sensornetzwerk beschleunigt die Hardware die Reaktionszeiten und hält auch in Umgebungen mit starken elektrischen Störsignalen ein hohes SNR aufrecht. Der MTCH3380P verarbeitet bis zu 38 Sensoren im Eigenkapazitätsmodus (Self-Capacitance) und 64 im Gegenkapazitätsmodus (Mutual-Capacitance), während der MTCH3240P entsprechend 24 bzw. 32 Sensoren unterstützt. Diese parallele Architektur mindert die Nachteile bei der Erfassungszeit, die normalerweise mit groß angelegten Sensorbereitstellungen im gesamten Embedded-Datenökosystem verbunden sind.

Umgebungstoleranz und funktionale Sicherheit
Die Fähigkeit zur Verarbeitung paralleler Eingaben ermöglicht es diesen Controllern, eine hohe Berührungsempfindlichkeit auch durch dicke Oberflächenmaterialien und beim Tragen von Handschuhen aufrechtzuerhalten. Diese Umgebungstoleranz ist für anspruchsvolle mechanische Anwendungsfälle konzipiert, wie z. B. Parkuhren im Freien, die wechselnden Wetterbedingungen ausgesetzt sind, oder gewerbliche Waschmaschinen, die mit viel Feuchtigkeit in Kontakt kommen. Darüber hinaus sind die Komponenten für den Dauerbetrieb bei Temperaturen von bis zu 105 °C ausgelegt und unterstützen die Zertifizierung für funktionale Sicherheit nach IEC/UL 60730 Klasse B, die für den sicheren Betrieb in vielen elektronischen Haushalts- und Industriesystemen obligatorisch ist. „Die wachsende Anzahl von Touch-Bedienelementen auf HMIs macht eine schnelle und zuverlässige Erkennung immer anspruchsvoller“, erklärt Giovanni Fontana, Senior Director der Human-Machine Interface Division von Microchip, und merkt an, dass die Hardware diesen Schnittstellenherausforderungen begegnet, „indem sie eine schnelle Touch-Erfassung und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis bietet.“

Systemintegration und Softwarebereitstellung
Um die Implementierung in bestehende Hardware-Setups zu erleichtern, werden die Sensormodule durch ein Entwicklungsökosystem unterstützt, das auf die Optimierung von Tests und Evaluierungen abzielt. Dieses Ressourcen-Framework umfasst physische Evaluierungsboards, die Entwicklungsumgebung mTouch Studio sowie vorkompilierte Host-Treiber für die Betriebssysteme Linux und Zephyr.

Zusätzlicher Kontext
Dieser Abschnitt enthält technische Spezifikationen und Wettbewerbsvergleiche, die nicht in der ursprünglichen Pressemitteilung enthalten sind.

Auf dem Markt für kapazitive Touch-Controller konkurrieren der MTCH3380P und der MTCH3240P mit bestehender High-End-Schnittstellenhardware wie der Infineon PSoC-Serie (Programmable System-on-Chip) mit CAPSENSE-Technologie sowie mit dedizierten Touch-Mikrocontrollern von NXP Semiconductors und STMicroelectronics. Ein standardmäßiger sequenzieller kapazitiver Touch-Controller multiplext einen einzelnen ADC über alle Sensorkanäle, was von Natur aus die Scanzeit linear erhöht, wenn dem Design weitere Tasten, Schieberegler oder Räder hinzugefügt werden. Durch die Integration von 12 parallelen ADCs zielt die Microchip-Lösung auf den Latenzengpass ab, der bei großen Matrixdesigns auftritt. Zum Vergleich: Während konkurrierende Standard-Mikrocontroller möglicherweise 10 bis 15 Millisekunden benötigen, um ein 64-Knoten-Raster sequenziell abzutasten, reduzieren parallele ADC-Architekturen diesen Scan-Zyklus erheblich. Diese Reduzierung der Latenz verbessert direkt die Fähigkeit des Systems, transiente elektromagnetische Störungen herauszufiltern, bevor der Mikrocontroller eine fehlerhafte Berührung (False Touch) registriert – ein messbarer Vorteil bei der Entwicklung IEC-konformer Industriesteuerungen.

Bearbeitet von Aishwarya Mambet, Induportals-Redakteurin, mit Unterstützung von KI.

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