电容式感测技术为研发业者提供一个与使用者互动的全新方式，这种方法解决许多传统问题，包括机械式按压杆或使用电磁阀控制值的按钮开关。在饮水机内部设计中采用电容式感测技术，不仅展现出电容式感测技术所带来的强大可靠性，并显示出由控制器所操控的电容式感测技术还可支持传统功能，为顾客提供更多的价值，并降低平时维修的费用。
机械式的出水按压开关容易有个大问题，就是容易因经常施力或甚至导致无法出水，因此造成漏水的情况。使用者很容易对按钮施力过大，或因异物卡住，而导致不断持续出水。机械式开关容易磨损，且容易刺破产品的外壳，导致破洞或裂缝处容易藏污纳垢。电容式感测面板绝不会穿透外壳，因此不会产生累积污垢的裂缝，所以不会磨损。因此特别适合用于处理食物或食品级的产品。
如图1所示，电容式开关实际上是由两条相邻电路所构成的一个电容。物理法则决定两条电路之间的电容。若有一个像是手指的导电物体靠近这些电路，一个平行电容就会与传感器进行耦合。所以把手指放在电容式传感器上，电容就会增加，移开手指，电容就会减少。只要量测这个电容，就能分析是否有手指靠近。
要构成一个电容式传感器，只需一条电路、中间的空间、及另一条电路。这些电路是在电路板中，上方置有绝缘覆盖层的部份。这些也可以运用在弯曲的表面上。
建构一个电容式开关，需要以下组件:
● 一颗电容
● 电容式量测电路
● 区域性的智能组件，能把电容值转译成感测状态
典型的电容式传感器，电容值为10～30pF。在隔着1mm厚的绝缘覆盖层时，手指与传感器之间的耦合电容是1～2pF。若使用较厚的覆盖层，耦合电容则会降低。要侦测是否有手指靠近，必须要建置能侦测出1/100的电容变化幅度的电容感测电路。
delta sigma调变器是一个用来量测电容极有效且简单的电路。常见的电路拓扑如图2所示:
变相开关让传感器将电荷注入到整合电容中。此时电压会持续增加，直到超过参考电压。此时比较器会持续升高，直到启动放电电阻。当整合电压(integrating voltage)低于参考电压时，电阻就会消失。比较器则会供应所需的负回馈，让整合电压与参考电压能够匹配。
传感器充电电流
在1阶段，感测电容(Csensor)会进行充电，以达到电源电压为止。在2期间，电荷转移至整合电容(Cint)。而回馈的信号值会转成参考电压(k.Vdd)。每当开关启动时，电荷就会开始转移。这些电荷以切换频率(fc)的速度进行转移，充电的电流如下列公式所示:
放电电流
此设计是利用一个电阻来进行放电。当比较器处在高位，会让开关连结至放电电阻。比较器会以一定的比率在高低位之间循环，以试着让整合式电容电压等于参考电压。这个比较器处在高位的比率，会定义成 “DensityOut”。在充电时，就只会移除这个比例的时间。
电流如下列公式所示:
在稳定状态时，充电与放电电流必须互相配合。把IC 设定成ID，会得到以下公式:
感测电容和密度是成正比的。相同的频率、放电电阻、以及参考值 (Vdd·k)都是已知。量测密度以及感测电容都可推算出来。参考电压和电源电压是成正比的，所以电源电压会排除在电容式/密度公式之外。这让电路能够容许电源的波动。
数字电路会被用来量测这个密度。此类电路如下图3所示。
调节密度输入的PWM(脉宽调变)，可支持计数器功能。这种设计能算出周期数“m”。假设计数器在这段时间内累计了“n”个样本，则密度就是n/m。执行这个流序100个周期，将会得到1/100的分辨率。再加长10倍的时间，就达到1/10,000的分辨率。观察的周期数越多，分辨率就越高。
用电磁阀取代出水按压开关
在传统的饮水机中，水是从机械式出水按压开关流出。出水按压开关杆必须靠近出水口。而采用电容式感测技术，按压开关杆可换成电磁阀。按压开关可换成符合人体工学的套件，方便使用者使用。CPU则能计算按下开关时间的长短，以避免因施力过度导致阀门持续开启。这个避免施力过度的保护机制，可依照您的需求调整成更简单或更复杂的设计。
这个设计采用Cypress的CY24x94 PSoC组件。此组件共具备3个针脚，一个针脚可用于传感器、一个针脚用于排放电阻、另一个针脚则可用于整合电容。其中一个输出针脚会用来驱动水阀。如图4的流程图所示：
电容式感测与温度
传统的饮水机包含:
● 储水槽
● 冷却压缩机
● 热继电器
热继电器会随时监测水槽中的水温，当水槽温度超过设定的温度，热气产生会启动压缩机。此时只需要调整继电器上的一颗螺丝，就能调整水温。此设计是一个开放循环，是随机的操控方式。
这颗原本用来管理电容式传感器的控制器，不但可以取代热继电器，也可用来量测温度，以及控制压缩机的电源。其实只要一颗控制器就可重新配置成具备测温之功能，而不需第二颗控制器。
使用电热调节器就可轻易量测温度。电热调节器这颗半导体组件，当温度升高时电阻就会下降。所以量测电阻，就可推算出温度。图5显示量测电阻的电路图。
只要量测出热继电器与参考电阻的电压，就能分析热继电器的电阻。
原本用来感测电容的硬件组件，经过重新配置后就能用来量测温度。当温度变回来时，这个值就可用来分析冷却压缩机是否应开启。额外的电热调节器可用来量测室温与压缩器的温度，因为一个过热的压缩机可能会造成提早故障。在侦测到问题时，感测控制器可立即停止运作，告知使用者该单位已经故障，并等待修复。
电容式感测与电表
当压缩机运转后温度逐渐上升。进行除错工作的第一个方法，就是量测输入电压。这个侦测功能，可轻松透过动态调节功能来支持。把控制器重新配置成电压计，就能用来量测主电压，也可用来测得其它系统电压。图6显示一个内含上述所有额外功能的展开式流程图。
电容式感测与显示器
由于能轻易量测温度，若使用者还能设定想要的温度，那就更理想了。这项功能需要一个键盘与显示屏幕。键盘是由已内建电容式感测使用者模块的电容式传感器所组成。控制器也可用来控制一个采用标准产业协议的LCD驱动芯片。使用者可设定想要的水温，并能透过屏幕看到温度。16个输入端口都可保留给操作接口来使用。
电容式感测与计时功能
搭配额外的频率石英组件，电容式感测控制器亦能用来维持时间的准确。这项功能，让饮水机能在设定的时间关闭，或是设定运作温度，超越传统机种的功能。图7显示一个范例流程图，内含所有上述的额外功能。
电容式感测与USB
购买饮水机主要的花费是在使用者的售后维修服务。若电容式感测控制器也有USB接口，就能用来作为侦测埠。当维修技术人员来到现场时，只须用维修埠连结至笔电，就能立即开始除错。也可透过用户的PC连结至维修埠，让远方的技术人员联机来解决问题。如图8所示：
电容式感测让产品具备无限扩充功能
电容式感测控制器大量的I/O针脚以及动态调整弹性，让产品具备无限的扩充功能。可加入压力计来测量瓶中剩余的水量，或是加入无线通讯接口，以支持更简易的侦测功能等等更多应用。
没有机械式零组件，以及容易应用在弯曲的表面，让触控感测电容器开关更适合应用在现今各种产品。具备动态重新配置的特性，让产品不必增加成本，就能重复利用硬件组件来执行额外的系统功能。
