簡介

今天，再向大家介紹一款常用在智能樓宇上的電容觸摸開關(guān)面板的DIY過程，這是一款標(biāo)準(zhǔn)的86面板， 包含3個電容觸摸按鍵。因?yàn)椴捎昧穗娙萦|摸感應(yīng)方式，沒有機(jī)械部分，便于清洗，沒有強(qiáng)電，十分安全。按（觸摸）一下開，按一下關(guān)， 面板上3個按鍵對應(yīng)3個漂亮的LED光環(huán)，夜間起床也不至于摸不到開關(guān)，按下開關(guān)時光環(huán)的亮度會發(fā)生變化。由于通訊的485接口采用了光電隔離 方案，具有通訊距離長，速率高，抗干擾的優(yōu)良特性。 但這種開關(guān)面板不能用作一般家里常用的墻面開關(guān)，它其實(shí)是智能家居的一個組件， 需要采用專門的智能家居布線方案。如果你正在裝修新房子，考慮采用智能家居方案，不妨自己動手來DIY一款屬于自己的開關(guān)面板。 這款面板采用施耐德電氣公司的Modbus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，支持Modbus協(xié)議的產(chǎn)品有很多。該面板可同其他支持Modbus的設(shè)備組網(wǎng)，構(gòu)建智能家居系統(tǒng)。

圖1 三鍵電容觸摸開關(guān)實(shí)物圖

原理

該面板由兩塊PCB組成，一塊主板和一塊按鍵板。主板可以支持最多6鍵鍵盤，只需要更換不同按鍵板， 就可實(shí)現(xiàn)1~6鍵開關(guān)功能。

圖2為該觸摸開關(guān)的主板原理圖，包括以下幾部分。

RF：這是一個2.4G無線收發(fā)模塊，暫時不焊接。今后另有妙用。

MCU：其核心部件是一片STM32F103C8T6，是整個系統(tǒng)的控制中心。

RS485:Modbus通訊的物理接口，采用了光電隔離，相比非隔離的485接口具有諸多優(yōu)勢。

POWER：電源部分，9~24V的輸入電源先經(jīng)X1509-5.0轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的5V主電源。B0505S-1W輸出另一路5V的隔離電源供給RS485的隔離端使用。 線性穩(wěn)壓器X6206-3.3將5V轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的3.3V供MCU系統(tǒng)使用。

圖2 六鍵電容觸摸開關(guān)主板原理圖

圖3為該觸摸開關(guān)的按鍵板原理圖。這部分電路的原理已在 《DIY Modbus智能家居調(diào)光開關(guān)》一文中介紹。 鍵盤板和主板通過一個2x8PIN的連接器相連。

圖3 三鍵電容觸摸開關(guān)按鍵板原理圖

元件清單

表1 電容觸摸開關(guān)主板元件清單

器件封裝規(guī)格數(shù)量

電容080522pF 50V COG 5%2

電容0805100nF 50V Y5V 20%6

電解電容SYF8330uF/35V 10*10mm1

電容08051uF 50V X7R 10%1

電解電容SYC6220uF 10V 高5.6mm3

電阻0805200ohm 5%2

電阻0805330ohm 5%1

電阻08052K 5%1

電阻08053.6K 5%2

電阻08055.1K 5%2

電阻080510K 5%1

電感L_12101uH1

電感NL70150uH1

二極管DO-214AC1N40071

TVSDO-214AASMBJ28A1

TVSDO-214AASMBJ6.5CA1

二極管DO-214ACSR2401

ICSOP-8MAX485EESA1

ICSOT-23XC6206P332MR1

ICSOP-8XL1509-3.31

ICLQFP48STM32F103C8T61

光耦SO6TLP23093

晶振50328M1

模塊NF03NF03 2.4G無線數(shù)據(jù)1

模塊SIP4B0505S-1W1

PPTCTVR08D250V/80mA1

PPTCTVR08DMZ8 15R1

表2 三鍵按鍵板元件清單

器件封裝規(guī)格數(shù)量

電容0805100nF 50V Y5V 20%3

電阻0805200ohm 5%3

電阻08052K 5%3

電阻080510K 5%3

電阻08051M 5%6

二極管DO-S11N4148 （SMT 玻璃）6

三極管SOT-23S08050 25V/0.5A3

發(fā)光二極管00805D白發(fā)藍(lán)3

PCB布局

圖4為該觸摸開關(guān)主板PCB圖，尺寸為52x58mm。信號走線主要集中在紅層，藍(lán)層保持比較完整的地平面，可提高EMC性能。 藍(lán)層右下方為隔離地，藍(lán)層左上方有一塊區(qū)域沒鋪地，此處針對著2.4G模塊的天線區(qū)域，不能鋪地。

圖4 六鍵電容觸摸開關(guān)主板PCB圖

圖5為按鍵板PCB圖，尺寸也為52x58mm。3個感應(yīng)焊盤應(yīng)盡量遠(yuǎn)離其他信號線，鋪地將旁路感應(yīng)信號， 因此板上沒有鋪地。在同主板堆疊組裝時，也應(yīng)該同主板保持一定距離，以免主板鋪地對信號的影響，本制作中感應(yīng)盤同主板 鋪地層之間相距約5mm。

圖5 三鍵電容觸摸開關(guān)按鍵板PCB圖

焊接組裝

圖6、圖7是焊接好的PCB實(shí)物，兩板通過一個16芯連接器連接。鍵盤板上貼了導(dǎo)光片。

圖6 六鍵電容觸摸開關(guān)主板PCB圖

圖7 三鍵電容觸摸開關(guān)按鍵板PCB圖

程序燒錄

首先，下載程序鏡像存盤備用。

接下來的操作請參看《DIY Modbus智能家居調(diào)光開關(guān)》一文。

調(diào)試

接通設(shè)備電源（9~24V均可），面板上的3個LED光環(huán)點(diǎn)亮發(fā)光，此時不是很亮，當(dāng)用手指碰觸圓環(huán)處時，光環(huán)明顯增強(qiáng)。

Modbus

該智能開關(guān)面板實(shí)際僅僅是一個輸入設(shè)備，真正執(zhí)行“調(diào)光開關(guān)”功能的是其他Modbus設(shè)備（如Modbus數(shù)字量開關(guān)）。 只要本智能開關(guān)面板符合Modbus協(xié)議，就可同這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。為了驗(yàn)證本設(shè)備的Modbus功能，可以借助“Modbus Poll”小軟件。本設(shè)備的Modbus 寄存器表如下。

如果忘記通訊參數(shù)?？蓪?Pin調(diào)試信號的CLK和GND短接后上電，就可以以默認(rèn)參數(shù)啟動設(shè)備。

表3 三鍵電容觸摸開關(guān)Modbus點(diǎn)表

保持寄存器地址類型說明

400010word解鎖開關(guān)，寫入非0解鎖后允許寫40002~40003。10秒后自動鎖定（回0）

400021wordModbus地址，缺省置254是永久有效的，實(shí)際應(yīng)用可另配一個地址。

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

400043word開關(guān)1狀態(tài)，1按下，0釋放

400054word開關(guān)2狀態(tài)。

400065word開關(guān)3狀態(tài)。
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