单键电容触摸感应芯片SC01B规格书

芯片图

01概览

01概述

     SC01B是单键电容触摸感应器，它可以通过任何非导电介质（如玻璃和塑料）来感应电容变化。通过设置，SC01B可以应用于普通触摸按键开关、智能马桶人体感应、水位检测。

02特性

◇普通按键应用。

◇智能马桶人体感应应用。

◇水位检测应用。

◇保持自动校正，无需外部干预

◇按键输出经过完全消抖处理

◇并行一对一输出

◇ 2.5V ~ 6.0V工作电压

◇符合 RoHS指令的环保 SOP8封装

03应用

◇替代机械开关，门禁按键，灯控开关

◇玩具和互动游戏的人机接口

◇密封键盘面板

◇金属触摸按键

◇马桶着座感应器

◇洗地机清水箱液体检测

◇各种容器水箱液位检测

◇净水器设备液体检测

04封装

SC01B采用SOP8封装

05管脚

管脚类型

I        CMOS输入

I/O     CMOS输入/输出

OD     NMOS开漏输出

Pwr     电源 /地

06管脚说明

VDD, GND

电源正负输入端。

CMOD

电荷收集电容输入端，接固定值的电容，和灵敏度无关。

CDC

接灵敏度电容，电容范围是最小5pf，最大100pf。根据使用环境选择合适的电容值，数值越小，灵敏度越高。

CIN1

感应电容的输入检测端口。当用于智能马桶人体感应 及液位检测应用时，接固定电容作为比较参考电容；当用于普通按键锁存输出应用时，接触摸按键输入。

CIN2

感应电容的输入检测端口。当用于智能马桶人体感应 及液位检测应用时，接触摸按键输入；当用于普通按键检测功能时，管脚悬空。

OUT

触摸输出端口。端口内部结构为带上拉电阻的NMOS开漏输出，输出弱高或强低电平，有效电平是强低电平。输出端口内置上拉电阻阻值大概10KΩ左右。

MD

工作模式设置端口：

1：当MD接GND时，芯片进入普通按键锁存输出模式，每次检测到手指触摸，输出电平翻转，状态锁

2：当MD悬空时，芯片进入智能马桶人体检测模式，检测到手指触摸，输出由弱高电平变低电平，手指离开后，输出由低电平变弱高电平。

3：当MD接VDD时，芯片液位检测模式，当检测液体或者液面到达刻度，输出由若弱高变低电平，当没有检测液体或者液面低于刻度，输出由低电平变弱高。

02芯片功能

01初始化时间

     上电复位后，芯片需要120ms进行初始化，计算感应管脚的环境电容，然后才能正常工作。

02灵敏度设置

     灵敏度由CDC端口接的电容值决定。数值越小，灵敏度越高。电容范围是最小5pf，最大100pf。数值越小，灵敏度越高。为了保证灵敏度的一致性，CDC电容要求使用10%或以上的精度的涤纶电容、NPO材质电容或者COG材质电容为最佳。务必在PCB布局时，将CDC电容尽量贴近IC放置。

03普通按键锁存输出模式

     在普通按键锁存输出模式下，CIN1通道接按键传感器，CIN2通道悬空，芯片会根据外部环境温度和湿度等的漂移，按键传感器电容基准参考值也会发生漂移，芯片会自动调整校正按键传感器的电容基准参考值，以适应当前环境的变化，保证触摸按键在不同环境下灵敏度的一致性。

      当检测到按键后，芯片会立即停止校正一段时间，这段时间大约 50秒。停止校正时间一到，芯片会继续自校正，如果当前按键还是持续有效，按键信息会被当做环境的漂移立即被更新，也就是说检测按键有效的时间不会超过 50秒。

04智能马桶人体感应模式

     在智能马桶人体感应的模式下，芯片分两种阶段，即上电比较阶段和自校准阶段。

      芯片上电200ms内，芯片进入上电比较阶段，CIN1端口接固定的基准电容，用于调整CIN1与CIN2之间的差值，CIN2端接人体接触感应器，芯片上电自动采集触摸通道CIN1与CIN2电容值，判断CIN2与CIN1通道之间差值，是否超过内部设定人体感应阈值，如果超过，则对应输出端口电平拉低，直到CIN2与CIN1通道之间差值

低于内部设定人体离开阈值，芯片跳入自校准阶段；如果不超过，则对应输出端口保持弱高状态，则芯片会200ms之后，自动跳转到自校准阶段。

05液体检测模式

     在液位检测的模式下，主要用于监测是否液体存在或者液体是否达到对应高度，CIN1端口接固定的基准电容，用于调整CIN1与CIN2之间的差值，CIN2端接液体检测传感器，芯片上电之后，自动采集触摸通道CIN1与CIN2电容值，判断CIN2与CIN1通道之间差值，是否超过内部设定液体检测阈值，如果超过，则判断液体存在或者液体达到对应高度，则对应输出端口电平拉低，直到CIN2与CIN1通道之间差值低于内部设定液体离开阈值，则对应输出端恢复弱高状态。

06触摸反应时间

      芯片外部每个通道大约每隔3ms采样一次。经过按键消抖处理以后，检测到按键按下的反应时间大概是24毫秒，检测按键离开的反应时间大概是18毫秒。所以检测按键的最快频率大概是每秒25次。

07输出逻辑

触摸输出有两种状态：弱高或强低。

当MD接GND，芯片设定普通按键锁存输出模式，每一次触摸都会引发输出翻转，状态锁存。

表2-1 MD接GND：按键锁存输出模式

当MD悬空，芯片设定智能马桶人体感应模式，检测到触摸时，输出强低，无触摸时，输出弱高。

表2-2 MD悬空：智能马桶人体感应直接输出模式

当MD接VDD，芯片设定液位检测模式，检测到触摸时，输出强低，无触摸时，输出弱高。

表2-3 MD悬空：液位检测直接输出模式

03应用

01应用电路

1：普通按键锁存输出模式

注:

1.Cmod是电荷收集电容,通常取值范围在1nf~10nf，典型值是4.7nf。

2.Cdc是灵敏度电容，取值范围是最小5pf，最大100pf,电容取值越小，灵敏度越高。

2. 智能马桶人体感应模式

注:

1. Cmod是电荷收集电容,通常取值范围在1nf~10nf，典型值是4.7nf。

2.Cdc是灵敏度电容，主要作用于智能马桶人体感应模式自校准阶段，相对于上电比较阶段作用相对较小，最小5pf，最大100pf,电容取值越小，灵敏度越高。

3.C1电容主要作用于上电比较阶段，电容越大上电比较阶段的灵敏度越差，取值范围取决于人体传感器的大小及PCB版图的布局，一般取值范围0~15PF之间。该电容一般要选择NPO材质，且精度较高级别，低容值的电容，一般要选择±0.1PF或者更高的精度。如果精度不够，或者调整范围没有合适电容，可用于两个电容串联组合成C1电容。

4、灵敏度调试说明：假设需要调整支持5mm的PP盖板厚度的灵敏度，一般先设置CDC电容，上电在自校准阶段调整CDC电容，使得在CDC电容能够支持5mm的PP的盖板厚度，固定CDC电容。接下来设置C1，C1电容大小应略大于CIN2脚上的寄生电容。估算一个C1电容值以4PF为例，施加人体作用在传感器上，给系统上电，若能检测到人体的存在说明灵敏度偏高或者合适，可以继续往上在探测，继续加大C1电容，是否能够同样检测到人体，直到加大上电较难检测到人体，此时选择上一个电容选项值。施加人体作用在传感器上，给系统上电，无法检测到人体存在，则说明电容太大，灵敏度太低，此时需要适当降低C1电容值，反复降低测试，直到选取C1电容值能够正常在上电的时候检测得到人体。

3. 液位检测模式

注:

1. Cmod是电荷收集电容,通常取值范围在1nf~10nf，典型值是4.7nf。

2.Cdc是灵敏度电容，主要用于精准调整液位点，一般大小取值范围最小5pf，最大50pf,电容取值越小，灵敏度越高。

3.C1电容用于调整有无液体或者液位是否达到对应高度，该电容对于液位灵敏度调整影响比较大，取值范围取决于液位传感器的大小及PCB版图的布局，一般取值范围0~15PF之间。该电容一般要选择NPO材质，且精度较高级别，低容值的电容，一般要选择±0.1PF或者更高的精度。如果精度不够，或者调整范围没有合适电容，可用于两个电容串联组合成C1电容。

4、液位调试说明：一般先固定CDC= 20PF，估算一个C1电容值以4PF为例，若上电后，无水状态下，输出端口为低，说明C1过小，应该调大C1容值；若上电后，液位漫过检测点，输出端口仍然高，说明C1过大，应该调小C1容值。在正常工作的情况下， C1和CIN2脚上寄生电容的差值越小，灵敏度越高，经过如此反复调整后，得到最佳的电容值，然后将C1值固定下来，如果C1电容值调整的值与理想液位点还是有所偏差，可以通过调整CDC电容，使得液位点达到较为理想的值。

04

详细参数

01额定值*

工作温度 …………………-40 ~ +85ºC

存储温度………………… -50 ~ +150ºC

最大Vdd电压…………….. -0.3 ~ +6.0V

管脚最大直流输出电流……………. ±10mA

管脚容限…. -0.3V ~ (Vdd + 0.3) Volts

*注意: 超出上述值可能导致芯片永久损坏

02电气特性

注：如果感应管脚寄生电容超过2.5倍的Cdc电容，芯片不能正常工作（绝大多数情况无需考虑这个限制）

03封装尺寸图 (SOP-8)

图 4-1：SOP8封装示例