利用系統(tǒng)已有資源,添加電容式觸摸按鈕或接近傳感器
引言
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/110912.htm電容觸摸傳感用戶接口已經(jīng)變得廣受歡迎。不過,與機(jī)械式按鈕不同,電容觸摸并不是純粹的雙位信號,電容觸摸解析的是模擬信號。
由于電容觸摸技術(shù)不需要直接的電連接,而是通過材料進(jìn)行檢測,它還可以用作接近傳感器,用在當(dāng)用戶靠近接口時(而不是在觸摸接口時)就進(jìn)行反應(yīng)的用戶接口中。
由于許多系統(tǒng)和用戶接口控制電路中已經(jīng)有單片機(jī)存在,采用電容觸摸用戶接口可以降低系統(tǒng)成本和元件數(shù)。電容式傳感器可以替代按鈕、滑動條和撥號盤,電容式傳感器可以簡單到只是電路板上的導(dǎo)電焊盤。其成本基本上可忽略不計,而可靠性卻要大很多。
當(dāng)用戶按壓面板表面時,電容觸摸傳感電路開始工作,形成對地的電容,電容的一個極板是電路板上的導(dǎo)電焊盤,另一極板是用戶的手指。導(dǎo)電焊盤還有寄生電容,把焊盤連接到單片機(jī)的電路走線同樣也有寄生電容。寄生電容值可隨環(huán)境改變(諸如溫度和濕度)而變化。由于這兩個電容是并聯(lián)的,如圖1所示,我們不能同時測量它們。
用戶手指產(chǎn)生的電容取決于極板和手指的面積以及面板材料的厚度和介電常數(shù),如公式1所示。
公式1:平行極板的電容
其中:
Cf 是用戶手指產(chǎn)生的電容;
e0是自由空間的介電常數(shù)為8.85 × 10-12;
er 是兩極板間材料的介電常數(shù);
A是兩極板重疊區(qū)域的面積;
d是兩極板之間的距離。
產(chǎn)生的電容越大,檢測到觸摸或感應(yīng)到接近就越容易。從公式1中,我們可以看出,決定所產(chǎn)生電容的因素是:挑選用于用戶接口面板的材料和材料的厚度。材料的選擇決定了介電常數(shù),厚度決定了用戶手指和導(dǎo)電焊盤之間的距離。增大板上導(dǎo)電焊盤的面積會產(chǎn)生一定的效果,但面積超過用戶手指面積后就不再有用,因為重要的是重疊區(qū)域的面積。不過,對于接近感應(yīng),導(dǎo)電焊盤可設(shè)計得大些,這樣不僅能與用戶的手進(jìn)行耦合,而且多出來的面積可提高感應(yīng)范圍。
出于機(jī)械的原因,比如接口面板上的支撐肋,可能無法緊貼接口面板安裝電路板。在電路板上安裝彈簧而不是導(dǎo)電焊盤可以克服這一問題。彈簧應(yīng)緊壓接口面板上的按鈕區(qū)域,橋接面板與電路板之間的空隙。用戶手指于是經(jīng)由面板與彈簧進(jìn)行耦合。這一方法最小化了電容極板間距,避免了出現(xiàn)氣隙,氣隙可能顯著減弱響應(yīng)的靈敏度。
電容觸摸接口不斷地測量導(dǎo)電焊盤的電容,跟蹤由于環(huán)境逐步變化而導(dǎo)致的寄生電容變化,記錄下可用來判斷觸摸是否發(fā)生的內(nèi)部估計值(觸摸發(fā)生時電容頻率改變)。
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