电容触摸式传感器

电容式传感器

电容传感器基本原理

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触摸前后,电容会发生变化

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任何两个导电的物体之间都存在着感应电容,一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容,在周围环境不变的情况下,该感应电容值是固定不变的微小值。

当有人体手指靠近触摸按键时,人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容,会使总感应电容值增加。

电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后,将输出某个按键被按下的确定信号。电容式触摸按键因为没有机械构造,所有的检测都是电量的微小变化,所以对各种干扰会更加敏感,因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。

TTP223芯片应用电路

芯片参数:

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PCB常规设计指南

  • 按键背面及周围不要铺地,及离其他信号线1cm以上,减小寄生电容,顶层如果需要铺地隔离时,一般采用网络铺地。
  • 按键走线尽量离其他信号线及地1cm以上,减小寄生电容,线尽量细,走线宽度应为制板工艺的最小线宽,通常情况下,双面板尽量采用5~8mil的线宽,单面板采用10~15mil的线宽。
  • 在PCB上,从按键到IC 管脚的连线越短越好,以降低元件与走线产生耦合的风险。建议走线长度小于100mm。
  • 同一条线尽量不使用过孔 (Via) ,即使用也不要超过两个,避免干扰源增加。
  • 各Sensor Pad触摸通道的走线彼此间要尽量远 ,且也要远离其他组件和走线,尤其是要远离信号线 ( 例如 IIC 、SPI 通信线 、高频走)。在没有办法避免的情况下,请让两者垂直布线 ,不能平行走线,或在两线中间加上地线。因为通讯线的频率会影响触摸按键的性能。如果必须要靠近通讯线时,应将两者放置在不同层,并保证垂直交叉或有一定的间隔。同时相邻按键之间的走线间距至少应在1mm以上。
  • TK形状
  • 可以为圆形、方形、三角形等,以及镂空型, 原则上可以做成任意形状,一般建议使用圆形,当面积小的时候建议用方形,增大感应面积,使感应效果更佳。做单独的 TOUCH KEY 时,尽量避免设计成狭长的形状。
  • TK尺寸 1.TK Pad 面积越大灵敏度越好,面积大小和灵敏度成正比,增大 Pad 的面积,可以提高信噪比,但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。
    2.以圆形为例,一般设计建议为 8 mm~15mm 的直径,符合成人手指的大小;特殊应用时,最小则不可低于 4mm 。
    3.根据机构设计的面板材质和厚度来决定 TK Pad 的最小尺寸。
    4.如果在 TK Pad 中开孔,须加大 Sensor Pad 的面积。
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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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