近几个月来，呈现了一种将电容式接触用户界面和电容式挨近检测用户界面集成到照明运用中的趋势。界面简略，能运用不规矩形状的传感器而且能密封用户界面，这些特性均有利于创立漂亮且LED保护率低的界面。惋惜的是，照明和接触传感在技能和工艺上存在差异，这会导致规划时，为达各自意图而产生抵触，尤其是本钱有限的修建照明范畴。本文将介绍补偿这一不同的办法和战略。
咱们从电容式接触的根本概念着手。电容本质上是两个由绝缘体分隔的导体。依据绝缘体的类型、导体的面积以及两个导体之间的间隔，电容的巨细将有所不同。公式1给出了以上各个因数之间的根本关系。C代表电容的值，A代表两个导体的堆叠面积，两个物理常数
和
别离代表自由空间的介电常数和绝缘资料的相对介电常数，D代表两个导体之间的间隔。
公式1：电容公式。
电容两极板之间的空间一般是决议电容巨细的主要要素，而衔接两个相对极板的电场线对电容值也有影响。关于典型双极板电容的电场线示例图，请参见图1。在电容式接触体系中，接触传感器运用从电容宣布的电场线来检测接触，而不是运用两个导体之间的电场线。
图1 双极板电容的电场线示例图
人类以及大多数碳基生命事实上是由各种化合物和很多水混合组成的。水是由电极化分子构成的液体，也便是说，电场能够十分简略地极化水中的分子。因而，水基和碳基生命具有十分高的相对介电常数(
> 60)，对电场的影响十分明显。这正是电容式接触界面得以运用的条件。(见图2)
图2 遭到高
资料搅扰的电场线示例图
一般，人体会使传感器的电容增大，因而电容式接触界面或电容式挨近检测界面仅需求能以满足分辨率丈量传感器电容的办法以及可导电的传感器焊盘。注：感应电极(导体)对应的另一个导体典型状况下是电路的参阅地，也便是电路中的体系地。关于线路供电体系来讲，参阅地便是大地。因而，线路供电体系实践上具有较高的接触检测灵敏度，由于人体与大地很挨近。
这看似咱们只需求一种丈量电容的办法。在理想化的状况下确实如此。可是，实践状况并不完美而且存在必定的噪声，因而需求为方才那句话加几个限定词。咱们实践需求的是阻抗低且不易遭到噪声影响的电容丈量办法。阻抗低能够防止外部电场(传导噪声)影响电容丈量，不易遭到噪声影响可防止外部RFI(辐射噪声)影响电容丈量。
咱们先评论传导噪声。假如电容丈量体系的电源上存在高电平的传导共模噪声，那么看起来就像噪声被注入到接触传感器中。请记住，电路无法区别其电气上移和下移与传感器的电气上拉和下拉。因而，传导噪声关于电路来说与传感器上的噪声类似。经过运用低阻抗的丈量体系，咱们可经过电路接地及时将用户的水分子上拉或下拉，来下降传导噪声的影响，并对环地步经过用户施加在传感器上的影响加以约束。
为了消除外部噪声，假如或许，一般运用差分丈量办法。假如能分接到用户地，这种办法将十分有用，但衔接到用户地时一般会呈现问题。因而，咱们改为设法进行两次丈量，一次丈量传感器上的正电荷，一次丈量传感器上的负电荷。将两者相减，可得到适用于大多数低频噪声场合的差分丈量近似值。
要约束辐射噪声的影响，需求做两件事：约束传感器衔接到转化电路的时刻量，然后供给噪声途径;颤动采样的时序以防止介于采样频率和辐射噪声频率之间的拍频。转化进程的实践机制也决议了体系对辐射噪声的敏理性，因而某些转化办法将更适合按捺辐射噪声。
一切这些技能都有助于下降耦合到电容转化中的噪声。可是，不管怎么小心肠进行转化，采样中总会引进一些噪声。此外，接触以及挨近检测引起的偏移量也十分小。为了处理引进的噪声并提高灵敏度，咱们将进行屡次采样并取一切成果的均匀值。这将添加由接触引起的偏移量，有助于均匀掉噪声，而且实践约束丈量值的改变率。究竟，用户接触的速度远低于体系中的典型噪声频率，因而假如呼应时刻较长的体系有助于抵消噪声，那么能够运用这种体系。
另一个有用的功用是对数据运用压摆率约束器。根本上，此功用将查看每个新采样，假如采样值高于均匀值，则均匀值添加1~5。假如低于均匀值，则均匀值减小相同的值。这可防止大的噪声尖峰将均匀值拉高或拉低，一起又能够辨识采样值的缓慢改变。
在这些功用的一起效果下，即便在噪声环境中，电容式接触体系也能够正常作业。事实证明，这种环境正是照明体系有必要能习惯的环境。究竟，照明体系一般与一些多噪声源共用电源，包括HVAC、计算机体系、理性负载(电机和泵)以及其他照明体系，这些噪声源都会产生很多传导噪声。除此之外，咱们还生活在遍及无线信号的国际，包括移动电话、Wi-Fi®和播送无线电/TV。
因而，任何想要整合电容式接触界面(尤其是挨近检测界面)的照明体系都需求能够在辐射噪声源和传导噪声源一起存在的环境下作业的电容体系。走运的是，市场上现有的大多数电容式接触体系可接受一般在家庭和办公室环境中遇到的噪声。作为规划人员，咱们只需求保证预制的电容式接触体系能够接受最常遇到的噪声即可。
现在咱们有了抗噪声的电容式接触/挨近检测体系，怎么将其运用于界面呢?在最简略的体系中，咱们只需求完成开灯和关灯。可是，大多数高端体系还需求调光，因而咱们实践上需求的是在某种程度上能辨认手势的界面。此外，由于随灯开关分发用户手册并不实际，因而运用的手势对用户来说有必要直观。最终，不管运用哪种体系，都有必要具有合理的防止误触发的才能。
咱们首要列出要求：
1. 开关灯的办法简略直观
2. 调光的办法简略直观
3. 合理地防止误触发
4. 不运用时功耗极低
5. 物料本钱低
从要求1和2可知，咱们或许需求某种介绍界面操作的图标。鉴于咱们评论的是照明操控，因而图标有必要能在漆黑中发光或具有某种触觉信息。
从要求3可知，不该在用户挨近开关时就开灯和关灯。
要求4和5阐明有必要约束功耗和本钱。走运的是，大多数现代单片机的作业功耗十分低。它们还具有照明操控和电容接触所需的一切必要外设功用。
因而，鉴于一切这些要求，合理的界面应运用电容式挨近检测来敞开按钮图标的背光，运用根本“按钮和滑块”界面来开灯和关灯以及进行调光。各种单片机中应包括完成规划所需的一切功用，所需的电容式用户界面软件应可从单片机制造商处轻松获取。
凭借按钮图标上的挨近传感器，即便在漆黑中，用户也能找到开关并点亮图标。
点亮的图标为用户供给根本的体系运用阐明。
假如在按钮滑块控件上添加一个软件确定，使这些控件在检测到挨近后开始的二到三秒内不会被激活，则可防止用户掠过界面时导致意外的设置更改。
咱们还将功耗和本钱降至最低，由于能够运用本钱较低的电源仅为图标的背光供电10~20秒，而这段时刻足以供用户设置照明等级。
咱们的界面本钱也已降至最低，由于电容式挨近检测和接触传感器规划可运用低本钱的印刷薄膜传感器完成。
现在，有人或许会问，为什么不使整个界面都根据电容式挨近检测?例如：
1. 用户将手从左向右移动时开灯，从右向左移动时关灯。
2. 将手上/下移动并掠过传感器可操控灯的调光。
尽管以现在的技能能够完成，但问题是用户体会会遭到何种影响?假如用户无法将灯开到最大亮度，怎么在漆黑中找到界面?假如用户掠过传感器就将灯关掉会怎么样?或许，当家里的狗把尾巴掠过传感器时，会产生什么状况?
尽管这些状况听起来有些勉强，但规划人员有必要知道电容式接触简略遭到这种环境“噪声”的影响，而且应考虑到电容式挨近检测体系的灵敏度对操作有何影响。别的，可运用更安稳牢靠的手势辨认体系来处理这种体系中的问题。可是，即便是完成一个简略的二到三个手势的形式辨认体系，其处理要求一般也超出了低本钱小型单片机的才能。因而也需求对本钱进行权衡。
电容式挨近检测和电容式接触是令人兴奋的新技能，但规划人员有必要记住，它们不仅为规划带来了新的自由度，一起也带来了规划用户界面时有必要考虑的新应战。对电气噪声和环境噪声的敏感度，以及用户界面体会的复杂度，都有必要在规划中加以考虑。请记住，这不仅是用一个开关替换另一个开关的问题。相反，这是一项具有本身长处和应战的全新技能。究竟，假如新界面难以运用而且比曾经的体系更简略受新要素影响，其别致性也会敏捷褪色。
