电容触摸开关面板DIY图解

简介

今天，再向大家介绍一款常用在智能楼宇上的电容触摸开关面板的DIY过程，这是一款标准的86面板， 包含3个电容触摸按键。因为采用了电容触摸感应方式，没有机械部分，便于清洗，没有强电，十分安全。按（触摸）一下开，按一下关， 面板上3个按键对应3个漂亮的LED光环，夜间起床也不至于摸不到开关，按下开关时光环的亮度会发生变化。由于通讯的485接口采用了光电隔离 方案，具有通讯距离长，速率高，抗干扰的优良特性。 但这种开关面板不能用作一般家里常用的墙面开关，它其实是智能家居的一个组件， 需要采用专门的智能家居布线方案。如果你正在装修新房子，考虑采用智能家居方案，不妨自己动手来DIY一款属于自己的开关面板。 这款面板采用施耐德电气公司的Modbus标准协议，支持Modbus协议的产品有很多。该面板可同其他支持Modbus的设备组网，构建智能家居系统。

图1 三键电容触摸开关实物图

原理

该面板由两块PCB组成，一块主板和一块按键板。主板可以支持最多6键键盘，只需要更换不同按键板， 就可实现1~6键开关功能。

图2为该触摸开关的主板原理图，包括以下几部分。

RF：这是一个2.4G无线收发模块，暂时不焊接。今后另有妙用。

MCU：其核心部件是一片STM32F103C8T6，是整个系统的控制中心。

RS485:Modbus通讯的物理接口，采用了光电隔离，相比非隔离的485接口具有诸多优势。

POWER：电源部分，9~24V的输入电源先经X1509-5.0转换成稳定的5V主电源。B0505S-1W输出另一路5V的隔离电源供给RS485的隔离端使用。 线性稳压器X6206-3.3将5V转换成稳定的3.3V供MCU系统使用。

图2 六键电容触摸开关主板原理图

图3为该触摸开关的按键板原理图。这部分电路的原理已在 《DIY Modbus智能家居调光开关》一文中介绍。 键盘板和主板通过一个2x8PIN的连接器相连。

图3 三键电容触摸开关按键板原理图

元件清单

表1 电容触摸开关主板元件清单

器件封装规格数量

电容080522pF 50V COG 5%2

电容0805100nF 50V Y5V 20%6

电解电容SYF8330uF/35V 10*10mm1

电容08051uF 50V X7R 10%1

电解电容SYC6220uF 10V 高5.6mm3

电阻0805200ohm 5%2

电阻0805330ohm 5%1

电阻08052K 5%1

电阻08053.6K 5%2

电阻08055.1K 5%2

电阻080510K 5%1

电感L_12101uH1

电感NL70150uH1

二极管DO-214AC1N40071

TVSDO-214AASMBJ28A1

TVSDO-214AASMBJ6.5CA1

二极管DO-214ACSR2401

ICSOP-8MAX485EESA1

ICSOT-23XC6206P332MR1

ICSOP-8XL1509-3.31

ICLQFP48STM32F103C8T61

光耦SO6TLP23093

晶振50328M1

模块NF03NF03 2.4G无线数据1

模块SIP4B0505S-1W1

PPTCTVR08D250V/80mA1

PPTCTVR08DMZ8 15R1

表2 三键按键板元件清单

器件封装规格数量

电容0805100nF 50V Y5V 20%3

电阻0805200ohm 5%3

电阻08052K 5%3

电阻080510K 5%3

电阻08051M 5%6

二极管DO-S11N4148 （SMT 玻璃）6

三极管SOT-23S08050 25V/0.5A3

发光二极管00805D白发蓝3

PCB布局

图4为该触摸开关主板PCB图，尺寸为52x58mm。信号走线主要集中在红层，蓝层保持比较完整的地平面，可提高EMC性能。 蓝层右下方为隔离地，蓝层左上方有一块区域没铺地，此处针对着2.4G模块的天线区域，不能铺地。

图4 六键电容触摸开关主板PCB图

图5为按键板PCB图，尺寸也为52x58mm。3个感应焊盘应尽量远离其他信号线，铺地将旁路感应信号， 因此板上没有铺地。在同主板堆叠组装时，也应该同主板保持一定距离，以免主板铺地对信号的影响，本制作中感应盘同主板 铺地层之间相距约5mm。

图5 三键电容触摸开关按键板PCB图

焊接组装

图6、图7是焊接好的PCB实物，两板通过一个16芯连接器连接。键盘板上贴了导光片。

图6 六键电容触摸开关主板PCB图

图7 三键电容触摸开关按键板PCB图

程序烧录

首先，下载程序镜像存盘备用。

接下来的操作请参看《DIY Modbus智能家居调光开关》一文。

调试

接通设备电源（9~24V均可），面板上的3个LED光环点亮发光，此时不是很亮，当用手指碰触圆环处时，光环明显增强。

Modbus

该智能开关面板实际仅仅是一个输入设备，真正执行“调光开关”功能的是其他Modbus设备（如Modbus数字量开关）。 只要本智能开关面板符合Modbus协议，就可同这些设备实现组网。为了验证本设备的Modbus功能，可以借助“Modbus Poll”小软件。本设备的Modbus 寄存器表如下。

如果忘记通讯参数。可将4Pin调试信号的CLK和GND短接后上电，就可以以默认参数启动设备。

表3 三键电容触摸开关Modbus点表

保持寄存器地址类型说明

400010word解锁开关，写入非0解锁后允许写40002~40003。10秒后自动锁定（回0）

400021wordModbus地址，缺省置254是永久有效的，实际应用可另配一个地址。

400032word波特率，0:600，1:1200，2:2400，3:4800:4：9600（缺省），5:19200，6:38400，7:57600，8:115200

400043word开关1状态，1按下，0释放

400054word开关2状态。

400065word开关3状态。
       责任编辑：wv