被动无钥门禁和电容式传感门把手详细介绍

简介 

基于近年来，电容式触摸技术一直在慢慢进入汽车市场。从中控台信息娱乐触摸屏到简单的HVAC按钮/滑块/滚轮——电容式传感技术呈现出迅猛发展的态势。工程师们在不断寻找创新方法以将电容式传感技术整合到现有的成熟应用中。推动该技术使用日益增加的几个因素为，与标准机械按钮/开关相比，其成本更低、可配置性更高、更简单易用并且系统性能也显著改善。  

电容式触摸传感取得新进展的一个此类应用是被动车辆门禁应用。在该应用中，位于门把手中的触摸传感器用于检测驾驶员的手，以及激活被动无钥门禁验证系统以锁定/解锁车辆。以这种方式使用电容式触摸传感无需昂贵的机械开关和耗电轮询方案。由于被动门禁系统通过电容式触摸消除了这些障碍，因此对与终用户而言变得愈加方便和可靠。驾驶员解锁并进入车内的流程从未如此简单和透明。只需触摸门把手，打开门，然后驾车离开。  

进一步了解电容式触摸传感器如何应用于被动门禁系统，并详细了解一些工程师在设计具有电容传感功能的被动门禁门把手时可能遇到的一些优势和挑战。 

被动无钥门禁  

概述 

被动门禁系统多年来一直是许多高端汽车的主打功能。即使是 低配置汽车，只要配备被动无钥门禁（PKE），驾驶员便可轻松进入车辆，无需将钥匙插入门锁或按下钥匙上的按钮来解锁车门。  

图1-1. 典型PKE系统 

PKE是称为被动门禁和启动系统（PEPS）或被动门禁启动（PEG）的更大车辆进出系统的一部分。PEPS/PEG系统负责控制车辆进出（车门上锁/解锁），还允许通过使能/禁止车辆防盗锁止系统来驾驶汽车。  

LF通信 

PKE系统由LF（低频）接收器和LF发射器组成。LF接收器通常位于钥匙中，而钥匙通常在驾驶员手中。LF发射器位于车身内。启动钥匙与汽车之间的LF通信的 常见方法是驾驶员通过拉动驾驶员侧的门把手来手动激活解锁开关。在这种情况下，PKE系统是根据驾驶员的要求触发的，仅在启动LF 通信、验证钥匙响应和解锁车门所需的短暂时间内激活。在所有其他时间内，PKE系统将保持休眠模式。 

上述机械触发PKE系统的方式存在一个主要缺陷——成本。用于触发LF通信的机械开关十分昂贵。

降低成本的一种方法是用电容式触摸传感器代替机械开关。  

PKE系统要求 

在开发利用电容式触摸传感技术的PKE系统时，必须考虑几个关键要求。这些要求包括： 

•响应时间

•功耗

•环境影响

•可靠性

响应时间 

典型PKE系统的总响应时间应短于150 ms。此数值包括唤醒门把手模块、检测解锁传感器上的触摸信号、初始化LF通信、验证钥匙响应和解锁车门（通常需要与中央车身控制器通信）所需的时间。  由机械开关激活的PKE系统将相对快速地唤醒，并且需要极短时间便可启动LF通信。由于涉及基于单片机的电子设备，电容系统在唤醒后将需要额外的时间来检测触摸和启动LF通信。为了确保在150 ms窗口内解锁车门，获取和测量电容触摸门把手触摸信号的典型时间应短于20 ms。

功耗 

PKE门把手模块的平均功耗应小于100 uA。此外，对于通过开关机械激活LF通信的通风系统，这不是问题，因为模块唤醒通常由开关激活以中断方式驱动。在这种情况下，电流消耗通常远低于100 uA的要求，仅有几uA，具体取决于应用中使用的单片机（MCU）。另一方面，电容式触摸门把手模块必须进行轮询或定期从休眠模式唤醒，并检查解锁传感器上是否存在触摸信号。因此，必须仔细设计电容式触摸系统的轮询间隔，以平衡电流消耗与要触摸的传感器的整体响应。 

环境影响  

PKE门把手位于驾驶员侧车门外部，因此将受到各种恶劣工作条件的影响，包括炎热、寒冷和潮湿（ 严重）。无论PKE LF通信是通过开关机械启动还是使用电容触摸启动，炎热和寒冷条件下的工作要求均相同。而潮湿则是一个完全不同的问题。