Renesas Electronics Touch-MCUs und Elektroden ersetzen Sensoren

Hochempfindliche Touch-Key-MCUs messen die Kapazität zwischen zwei Elektroden und ersetzen Sensoren.
Hochempfindliche Touch-Key-MCUs messen die Kapazität zwischen zwei Elektroden und ersetzen Sensoren.

Renesas Electronics setzt bei der Material-Erkennung auf einen neuen Ansatz: Mithilfe der Kombination von Elektroden und den kapazitiven Touch-Key-Mikrocontrollern (MCUs) RX130 von Renesas können Materialien oder Flüssigkeiten einfach und kostengünstig ohne Sensoren erkannt werden.

Mithilfe des Elektrodenansatzes werden zusätzliche Sensoren überflüssig, was zu niedrigeren Bauteil- und Bestückungskosten beiträgt. Darüber hinaus ist eine Materialerkennung an mehreren Punkten mit einem einzigen Chip möglich. Hersteller von Industrie-, Büro- und Haushaltsgeräten können damit Erkennungssysteme für kostenoptimierte Anwendungen entwickeln.

Die Touch-Key-MCUs von Renesas verfügen über eine kapazitive Touch-Sensoreinheit, die speziell auf kapazitive Messungen mit extrem hoher Empfindlichkeit und hoher Rauschfestigkeit ausgelegt ist. Dadurch kann mit dem Renesas-Ansatz das Vorhandensein oder Fehlen von Material in Pulverform wie Staubsaugerstaub, von Flüssigkeiten wie in Kühlschränken und Kaffeemaschinen oder von Materialien wie Papier einfach erkannt werden, indem er die Kapazität zwischen den Elektroden zur MCU misst. Die Erhöhung oder Verringerung des pulverförmigen, flüssigen oder festen Materials ändert den Kapazitätswert zwischen den Elektroden.

Mit zunehmendem Einsatz von sensorgestützter Technologie in Industrie-, Büro- und Haushaltsgeräten steigt die Nachfrage nach verschiedenen Arten von Sensorlösungen, um den unterschiedlichen Anforderungen an die Sensorik gerecht zu werden. Anwendungen erfordern eine feingranulare Erfassung für die vorausschauende Wartung. Beispielsweise müssen Drucker die verbleibenden Mengen an Verbrauchsmaterialien erkennen und die Anwender im Voraus informieren, wenn Ersatz benötigt wird. Staubsauger müssen die in den Staubsaugerfiltern angesammelte Staubmenge kontrollieren, um eine effiziente Reinigung durchzuführen. Dies verbessert die Gerätefunktionalität und erhöht die Benutzerfreundlichkeit.

Obwohl sich diese Anwendungen durch den Einsatz verschiedener Arten von Sensoren (wie Drucksensoren zur Erkennung physikalischer Objekte, Fotosensoren, IR-Sensoren und CMOS-Sensoren) realisieren lassen, verursacht der Einsatz mehrerer Sensoren zusätzliche Kosten und erheblichen Entwicklungsaufwand.

Hauptmerkmale des Renesas-Ansatzes

Um eine sensorlose physikalische Objekterkennung einfach und kostengünstig umzusetzen, verbindet die Lösung von Renesas zwei Dünnfilm-Elektroden und misst die Kapazität zwischen diesen Elektroden mit einer ihrer Touch-Key-MCUs. Änderungen der gemessenen Materialien lassen sich anhand der erfassten Kapazitätsänderung zwischen den Elektroden bestimmen.

Neben der Sensorauswertung entfällt auch die Betriebszustandsbestimmung. Die Initialisierung und Empfindlichkeitseinstellungen können einfach mit dem GUI-Tool (Graphical User Interface) zur Entwicklungsunterstützung durchgeführt werden, das für kapazitive Touch-Sensorsysteme verfügbar ist. Dies ermöglicht es Entwicklern, eine kapazitive Touch-Sensoreinheit schnell in Geräten zu implementieren, die eine Erkennungsfunktion benötigen.

Die Material-Erkennungslösung umfasst folgende Design-unterstützende Pakete

  • Schaltpläne der Elektrodenschnittstelle
  • Beispielprogramm
  • Richtlinien für die neu implementierten Erkennungsfunktionen