电容式触摸按键解决方案

电容式触摸按键解决方案
电容式触摸按键解决方案

电容式触摸按键解决方案

一、方案简介

在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸按键已被广泛采用。由于其具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键。

触摸按键方案优点:

1、没有任何机械部件,不会磨损,无限寿命,减少后期维护成本。

2、其感测部分可以放置到任何绝缘层(通常为玻璃或塑料材料)的后面,很容易制成与周围环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。

3、面板图案随心所欲,按键大小、形状任意设计,字符、商标、透视窗等任意搭配,外型美观、时尚,不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随意性,可以直接取代现有普通面板(金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘),而且给您的产品倍增活力!

4、如果有开发需求:TEL1800-3035-318李。

5、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口,满足各种产品接口需求。

二、原理概述

如图1所示在PCB上构建的电容器,电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”,触摸按键与周围的“地信号”构成一个感应电容,当手指靠近电容上方区域时,它会干扰电场,从而引起电容相应变化。根据这个电容量的变化,可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键。

接地板通常放置在按键板的下方,用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响,检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。

基准电容值由特定结构的PCB产生,介质变化时,电容大小亦发生变化。

图1 PCB上构建开放式电容器示意图

三、方案实现

该系列电容式触摸按键方案,充分利用触摸按键芯片内的比较器特性,结合外部一个电容传感器,构造一个简单的振荡器,针对传感器上电容的变化,频率对应发生变化,然后利用内部的计时器来测量出该变化,从而达到响应触摸功能的实现。

该芯片内部本身集成了电容式触摸传感模块,可以做到一个I/O口对应一个按键,外围电路简洁、无需外部组件的情况下即可通过片上振荡器和电容式触摸感应IO实现触摸按键接口;

1.8-3.6V宽电压工作范围,支持电池供电。

超低功耗触摸按键待机电流消耗可低至1uA、最大工作电流0.8mA;

MCU内部的数控振荡器(DCO),可提供高达16MHz的频率,能在1uS时间内激活并实现稳定工作。

MCU上电启动自动校准,生产、测试过程简单;

可支持按钮、滑块、滚轮以及近距离传感器;

适用于5mm以内的任何绝缘材料、如玻璃、陶瓷、塑料等;

灵敏度可调节,具有很高的调节性;

具有先进的防干扰措施,防止按键误动作,全自动补偿,不受环境温湿度影响。

通讯接口多样性:提供IIC、SPI、UART等接口。

图2 方案示意图

四、触摸按键原理图

图3 子机21键触摸按键方案原理图五、实物图片

图4 无绳子机21键PCB

六、电路板布局注意事项:

1.将电路连接到触摸板

由于电线会增加基准电容,因此应尽量缩短触摸板的连接线。

由于弯曲可能影响整个电容变化,连接线应尽可能保持稳定的形状,这点同样非常重要。

由于触摸板驱动电路本身具有高阻抗,因此应避免将高速或大电流驱动电线靠近触摸板电线。

1.触摸板的形状和大小

可使用标准实体填充的圆形或方形按键板。可在按键板上钻孔以便提供背光,这不会影响电容性能。按键板周围通常是接地区域。可以使用网状和实体填充。与接地区域的间隙通常为按键板尺寸的1/20。如果使用10mm的按键板,则适合使用0.5mm的间隙(请参见图5)。

图5 触摸板的大小和形状

在滚动条应用中,按键板应紧密地封装在一起。在此情况下,未使用的相邻按键板将通过器件接地。

这将在活动按键板周围形成动态接地平面。

通常,按键板尺寸越大,其敏感度就越高。

该限制是当手指无法覆盖按键板区域时,增加按键板尺寸并不会产生更好的效果。

按键板与接地平面之间的间隙也会影响其敏感度。

在滚动条应用中,按键板不能太大,这一点很重要。普通手指应能覆盖一个半大小的触摸板。

2.PCB厚度与非活动表面接地

由于电容器传感器板通常放置在其它电子器件的顶部,这有助于将地线排在PCB

的下侧,使传感器能够屏蔽下方电子器件产生的辐射噪声。

如果采用FR4材料,PCB的厚度对传感器影响不大。若采用柔性PCB材料,如聚酰亚胺薄膜(Kapton),那么材料越薄,下方的接地板就更靠近传感器按键的表面,且可能干扰其电容性能。通过使用40%或更小的网状接地可以减小耦合区域,从而能够降低此影响。

七、覆盖

1.覆盖材料

选择覆盖材料时须考虑两大因素:

电容耦合性能(介电常数)

静态击穿特性

表1显示了一些常用材料的介电常数:

材料的介电常数越高,手指与传感器板之间的电容耦合性能就越佳。

除空气和某些木头外,上述材料非常适合用作覆盖材料。

由于空气具有较低的电容耦合特征,因此应尽量不要在传感器板与覆盖材料之间留有空隙。空隙还可能聚集水分,当温度突然改变时这些水分可能凝聚到传感器表面。请参阅

8.3 Section了解有关粘合和填充复合材料的信息。

表2显示通过覆盖一些常用材料,可避免出现12kV损坏的最小厚度:

要增强ESD保护,可添加一层聚酰亚胺薄膜,这可以大幅提高覆盖层的击穿容限。

2. 覆盖层厚度与敏感度对比

覆盖层厚度通常与敏感度成反比,也成反向指数关系。

诸多因素可能影响电容传感板的敏感度:

按键板尺寸

覆盖层材料及其厚度

感应方法增益(包括IIR滤波器增益和时钟速度)

3.粘合和其它填充复合材料

在大多数应用中,传感器电极与覆盖层材料之间应密封耦合。

设计人员可以在填充表中选择以机械方式还是粘合方式将覆盖层材料按压在PCB板上。

选择粘合剂时须考虑两大因素:

材料不得携带电荷并且不得影响电容性能(因此,它应当为绝缘体)。

材料不会吸收水分。

3M? 467MP和468MP高性能丙烯酸双面胶带具有4.2mil 58

磅涂有聚乙烯的牛皮卡纸,是此应用的理想选择。

八、通讯协议描述:

3.通讯总线:

a.工业标准NXP I2C 总线协议。

b.本部件工作在SLA VE模式。

c.可支持最大速率:400Kbps。

d.本部件I2C地址(7位)0x6E。

*MASTER读数据指时序:Start->发写命令(0xDC)->等待应答->写字节偏移地址(0x00)( 本方案直接从0X00开始读数据)->等待应答-> Stop->Start->发读命令(0xDD)->等待应答->读数据->非应答->Stop

其它指令请参考标准I2C协议,不再详述。

2.中断Pin

置低:检测到按键,从0x00地址开始读4个字节按键数据。

置高:无任何按键被检查到。

3.I2C寄存器定义

所有寄存器初始值:0x00

Bit置1:对应按键按下。

Bit置0:对应按键释放。

DECT彩屏子机触摸按键图片

数字无绳子机21键键值对应表:

V oIP+DECT+MID方案触摸按键图片

VoIP座机按键丝印板图

座机按键键值对应表:

单片机实现触摸按键

感应按键电路分析 感应按键电路分析: 感应按键是刚刚在电磁炉上运用的一种新技术,其主要特点是使电磁炉易清洁,防水性能好。目前在电磁炉上用的感应按键主要有天线感应式及电容式,我们目前用的是利用人体电容的电容式感应按键 感应按键原理如下面的图式; 感应按键电路包括信号产生、信号整形2个单元:首先由信号产生单元产生约几百KHz的高电平占空比约50%的信号;然后信号整形单元对所产生的信号进行整形,整形过程类似于开关电源工作过程;最后将信号送至MCU 的AD口。 当有人体靠近感应按键时,将会形成一个对地的电容在信号整形的高电平期间分流一部分电流,致使整形后的信号下降,并在人体离开前一直维持在下降的电位上;而当人体离开后,整流后的信号又会上升到原来的电位水平。 由于存在电路耦合及寄生电容,所以一般用下降沿和上升沿来识别感应按键的响应动作。

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电容式触摸按键PCB布线

`电容式触摸按键 1. 电源 A.优先采用线性电源,因为开关电源有所产生的纹波对于触摸芯片来说影响比较大 B.触摸IC的电源采用开关电源时,尽量控制纹波幅度和噪声。在做电源变化时,如果纹波不好控制, 可采用LDO经行转换 C.触摸芯片的电源要与其他的电源分开,可采用星型接法,同时要进行滤波处理。 如果电源干扰的纹波比较大时可以采用如下的方式: 2.感应按键 A. 材料 根据应用场合可以选择PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等 但在安装时不管使用什么材料,按键感应盘必须紧密贴在面板上,中间不能有空气间隙。 B. 形状: 原则上可以做成任意形状,中间可留孔或镂空。我们推荐做成边缘圆滑的形状,如圆形或六角形,可以避免尖端放电效应 C. 大小 最小4mmX4mm, 最大30mmX30mm,有的建议不要大于15mmX15mm,太大的话,外界的干扰相应的也会增加 D. 灵敏度 一般的感应按键面积大小和灵敏度成正比。一般来说,按键感应盘的直径要大于面板厚度的4倍,并且增大电极的尺寸,可以提高信噪比。各个感应盘的形状、面积应该相同,以保证灵敏度一致。 灵敏度与外接CIN电容的大小成反比;与面板的厚度成反比;与按键感应盘的大小成正比。 CIN电容的选择: CIN电容可在0PF~50PF选择。电容越小,灵敏度越高,但是抗干扰能力越差。电容越大,灵敏度越低,但是抗干扰能力越强。通常,我们推荐5PF~20PF E. 按键的间距 各个感应盘间的距离要尽可能的大一些(大于5mm),以减少它们形成的电场之间的相互干扰。当用PCB铜箔做感应盘时,若感应盘间距离较近(5MM~10MM),感应盘周围必须用铺地隔离。 如图:各个按键距离比较远,周围空白的都用地线隔开了。但注意地线要与按键保持一定的距离

触摸感应按键设计指南

触摸感应按键设计指南 张伟林 2009-12-09 sales@soujet.com http://www.soujet.com

1. 概述 对触摸屏与触摸按键在手机中的设计与应用进行介绍,对设计的经验数据进行总结。达到设计资料和经验的共享,避免低级错误的重复发生。 2. 触摸按键设计指导 2.1 触摸按键的功能与原理 2.1.1触摸按键的功能 触摸按键起keypad 的作用。与keypad 不同的是,keypad 通过开关或metaldome 的通断发挥作用,触摸按键通过检测电容的变化,经过触摸按键集成芯片处理后,输出开关的通断信号。 2.1.2触摸按键的原理 如下图,是触摸按键的工作原理。在任何两个导电的物体之间都存在电容,电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。PCB 板(或者FPC )之间两块露铜区域就是电容的两个极板,等于一个电容器。当人体的手指接近PCB 时,由于人体的导电性,会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后,输出开关信号。 在触摸按键PCB 上,存在电容极板、地、走线、隔离区等,组成触摸按键的电容环境,如下图所示。 Finger Time Capacitance C

2.1.3 触摸按键的按键形式 触摸按键可以组成以下几种按键 z单个按键 z条状按键(包括环状按键) z块状按键 单个按键 条状按键块状按键 2.1.4触摸按键的电气原理图如下:

在PCB板上的露铜区域组成电容器,即触摸按键传感器。传感器的信号输入芯片,芯片经过检测并计算后,输出开关信号并控制灯照亮与否。灯构成触摸按键的背光源。 2.2 触摸按键的尺寸设计 按键可以是圆形、矩形、椭圆形或者任何其他的形状。其中以矩形和圆形应用最为普遍,如图所示: 通常在按键的中间挖空,使PCB下方的光线可以通过挖空导到PCB上方,照亮LENS上的字符。根据ADI公司的推荐,按键大小尺寸如下表: 按键的挖空尺寸与按键的大小相关,如下表

电容式触摸按键解决方案模板

电容式触摸按键解 决方案

电容式触摸按键解决方案 一、方案简介 在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸按键已被广泛采用。由于其具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键。 触摸按键方案优点: 1、没有任何机械部件,不会磨损,无限寿命,减少后期维护成本。 2、其感测部分能够放置到任何绝缘层(一般为玻璃或塑料材料)的后面,很容易制成与周围环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。 3、面板图案随心所欲,按键大小、形状任意设计,字符、商标、透视窗等任意搭配,外型美观、时尚,不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随意性,能够直接取代现有普通面板(金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘),而且给您的产品倍增活力! 4、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口,满足各种产品接口需求。 二、原理概述 如图1所示在PCB上构建的电容器,电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”,触摸按键与周围的“地信号”构成一个感

应电容,当手指靠近电容上方区域时,它会干扰电场,从而引起电容相应变化。根据这个电容量的变化,能够检测是否有人体接近或接触该触摸按键。 接地板一般放置在按键板的下方,用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响,检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。 基准电容值由特定结构的PCB产生,介质变化时,电容大小亦发生变化。 图1 PCB上构建开放式电容器示意图 三、方案实现 该系列电容式触摸按键方案,充分利用触摸按键芯片内的比较器特性,结合外部一个电容传感器,构造一个简单的振荡器,针对传感器上电容的变化,频率对应发生变化,然后利用内部的计时器来测量出该变化,

电容式触摸按键设计指南

Capacitive Touch Sensor Design Guide October 16, 2008 Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.1YU-TECH-0002-012-1

(3) (3) (5) (9) (11) (11) (17) (20) Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.2YU-TECH-0002-012-1

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.3 YU-TECH-0002-012-1 1. 2. ( ) 3M 468MP NITTO 500 818

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.4 YU-TECH-0002-012-1 3. 4. Front Panel Sensor Pad Sensor Pad Electroplating Or Spray Paint Nothing

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.5 YU-TECH-0002-012-1 1. (FPC) ITO (Membrane) ITO ITO ( 10K ) FPC ITO MEMBRANE PCB

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.6 YU-TECH-0002-012-1 2.ITO LCD ITO ( 10K ) 3. 1mm 8mm ( 8mm X 8mm ) 1mm 8mm X 8mm 2mm 10mm X 10mm 3mm 12mm X 12mm 4mm 15mm X 15mm 5mm 18mm X 18mm ( ) 196.85 mil (5mm) 0.254mm(10mil) 2mm 5mm 2mm

电容式触摸屏设计要求规范精典

电容式触摸屏设计规 【导读】:本文简单介绍了电容屏方面的相关知识,正文主要分为电子设计和结构设计两个部分。电子设计部分包含了原理介绍、电路设计等方面,结构设计部分包好了外形结构设计、原料用材、供应商工艺等方面 【名词解释】 1. V.A区:装机后可看到的区域,不能出现不透明的线路及色差明显的区域等。 2. A.A区:可操作的区域,保证机械性能和电器性能的区域。 3. ITO:Indium Tin Oxide氧化铟锡。涂镀在Film或Glass上的导电材料。 4. ITO FILM:有导电功能的透明PET胶片。 5. ITO GALSS:导电玻璃。 6. OCA:Optically Clear Adhesive光学透明胶。 7. FPC:可挠性印刷电路板。 8. Cover Glass(lens):表面装饰用的盖板玻璃。 9. Sensor:装饰玻璃下面有触摸功能的部件。(Flim Sensor OR Glass Sensor) 【电子设计】 一、电容式触摸屏简介 电容式触摸屏即Capacitive Touch Panel(Capacitive Touch Screen),简称CTP。根据其驱动原理不同可分为自电容式CTP和互电容式CTP,根据应用领域不同

可分为单点触摸CTP和多点触摸CTP。 1、实现原理 电容式触摸屏的采用多层ITO膜,形成矩阵式分布,以X、Y交叉分布作为电容矩阵,当手指触碰屏幕时,通过对X、Y轴的扫描,检测到触碰位置的电容变化,进而计算出手指触碰点位置。电容矩阵如下图1所示。 图1 电容分布矩阵 电容变化检测原理示意简介如下所示: 名词解释: ε0:真空介电常数。 ε1 、ε2:不同介质相对真空状态下的介电常数。 S1、d1、S2、d2分别为形成电容的面积及间距。

电容式触摸屏设计规范精典

电容式触摸屏设计规范【导读】:本文简单介绍了电容屏方面的相关知识,正文主要分为电子设 计和结构设计两个部分。电子设计部分包含了原理介绍、电路设计等方面,结构设计部分包好了外形结构设计、原料用材、供应商工艺等方面 【名词解释】 1. V.A区:装机后可看到的区域,不能出现不透明的线路及色差明显的区域等。 2. A.A区:可操作的区域,保证机械性能和电器性能的区域。 3. ITO:Indium Tin Oxide氧化铟锡。涂镀在Film或Glass上的导电材料。 4. ITO FILM:有导电功能的透明PET胶片。 5. ITO GALSS:导电玻璃。 6. OCA:Optically Clear Adhesive光学透明胶。 7. FPC:可挠性印刷电路板。 8. Cover Glass(lens):表面装饰用的盖板玻璃。 9. Sensor:装饰玻璃下面有触摸功能的部件。(Flim Sensor OR Glass Sensor) 【电子设计】 一、电容式触摸屏简介 电容式触摸屏即Capacitive Touch Panel(Capacitive Touch Screen),,根据应CTP和互电容式CTP。根据其驱动原理不同可分为自电容式CTP简称. 用领域不同可分为单点触摸CTP和多点触摸CTP。 1、实现原理 电容式触摸屏的采用多层ITO膜,形成矩阵式分布,以X、Y交叉分布作为电容矩阵,当手指触碰屏幕时,通过对X、Y轴的扫描,检测到触碰位置的电容变化,进而计算出手指触碰点位置。电容矩阵如下图1所示。 1 电容分布矩阵图 电容变化检测原理示意简介如下所示:名词解释::真空介电常数。ε0 ε2:不同介质相对真空状态下的介电常数。ε1 、d2S2d1S1、、、分别为形成电容的面积及间距。

感应按键原理

电容式触摸感应按键的基本原理 ◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法 电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。如果不触摸开关,张弛振荡器有一个固定的充电放电周期,频率是可以测量的。如果我们用手指或者触摸笔接触开关,就会增加电容器的介电常数,充电放电周期就变长,频率就会相应减少。所以,我们测量周期的变化,就可以侦测触摸动作。 具体测量的方式有二种: (一)可以测量频率,计算固定时间内张弛振荡器的周期数。如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少,则此开关便被视作为被按压。 (二)也可以测量周期,即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。如果开关被按压,则张弛振荡器的频率会减少,则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。 Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列,可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能,连接最多23个感应按键。而且无须外部器件,通过PCB走线/开关作为电容部分,由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。

◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键 利用Silicon Labs其它MCU系列,仅需搭配无源器件,即可实现电容式触摸感应按键方案。与C8051F93x-F92x方案相比,唯一所需的外部器件是(3+N) 电阻器,其中N是开关的数目,以及3个提供反馈的额外端口接点。C8051F93x-F92x 之外,Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关,或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。 设计触摸感应按键开关 因为我们要侦测电容值的变化,所以希望变化幅度越大越好。现在,有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。 ?PCB上开关的大小、形状和配置 ?PCB走线和使用者手指间的材料种类 ?连接开关和MCU的走线特性 我们测试了下图中这12种不同开关。目的是为了发现开关的形状尺寸会如何影响开关的空闲和被接触的状态,还可以发现哪一种开关的空闲电容最大,就不容易被PCB上的寄生电容而影响。测试结果表明,在特定区域中的开关越大且走线越多,则此开关的闲置电容便越高。图中的环状开关具有最低的电容,所以当开关动作时,可显现最大的电容相对变化。

单片机 电容触摸按键 报告

任务:MSP-EXP430G2 板上P1.0 上接了一个LED,而在配套的LaunchPad 扩 展板上,将MSP430G2553 的P2.0 和P2.5 引出作为电容触摸按键。要求按下P2.0 后LED 亮,按下P2.5 后LED 灭,程序运行过程中不阻塞CPU,并且实现低功耗运行。 硬件连接:如图所示 程序代码: TouchIN.c: #include "MSP430G2553.h" #define KEY_NUM 2 /*触摸按键数目,根据需要修改*/ //=============具体触摸按键IO宏定义,根据需要添加代码=============== #define KEY0_INIT P2DIR &= ~BIT0; P2SEL &= ~ BIT0; P2SEL2 |= BIT0 /*按键1开启振荡*/ #define KEY1_INIT P2DIR &= ~BIT5; P2SEL &= ~ BIT5; P2SEL2 |= BIT5 /*按键2开启振荡*/ #define ALL_OSC_OFF P2SEL2 &= ~(BIT0 + BIT5) /*关闭全部触摸振荡*/ /*门限频率的取值取决于定时扫描的时长,3300对应的是1.9ms定时情况,实际定时可取1ms~20ms*/ const unsigned int FREQ_THRESHOLD[KEY_NUM]={3300,3300}; /*参考值,需用仿真器查看后调整*/ //-----静态局部变量---- static unsigned int Freq[KEY_NUM]={0}; //当前测频值

static unsigned char Key_Buff[KEY_NUM][4]={0}; // 软件FIFO static unsigned char Key_Num=0; //按键编号 //-----全局变量,复杂程序中可以移植到Global.h统一管理----- unsigned char TouchIN=0; //相当于PxIN寄存器作用,支持8个触摸按键 void Key_Measure_Freq() { Freq[Key_Num]=TAR; //当前编号按键的频率被测得 ALL_OSC_OFF; //关闭所有振荡IO Key_Num++; //切换下一振荡IO if (Key_Num>=KEY_NUM) Key_Num=0; //各触摸按键循环交替 switch (Key_Num) { case 0 : KEY0_INIT; break; //振荡IO初始化 case 1 : KEY1_INIT; break; default: break; } TA0CTL = TASSEL_3+MC_2+TACLR; //增计数清0,并开始计数 } void Key_FIFO() //存储连续4次测量数据 { Key_Buff[Key_Num][0]=Key_Buff[Key_Num][1]; Key_Buff[Key_Num][1]=Key_Buff[Key_Num][2]; Key_Buff[Key_Num][2]=Key_Buff[Key_Num][3]; if( Freq[Key_Num]

触摸按键设计要求教案资料

触摸按键设计要求

触摸按键画板法 (以下所提到的芯片为HT45R34) ●Sensor pad形状: Sensor pad形状可以为圆形,方形,三角形(实心型),抑可以线条构成此类圆形(镂空型),前者用于覆盖板较厚的情况。后者则用于覆盖板较薄的情况下。推荐用圆形,感应效果更佳。 ●Sensor pad尺寸: Sensor pad面积越大灵敏度越大,但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。以圆形为例,一般设计为10m m~15mm的直径,符合成人手指的大小。 ●Sensor pad与ground plane之间的间隔: 间隔越大,touch swith的基础电容越小,RC震荡的频率越大,灵敏度也越大,但间隔太大,地对电场的约束越小,干扰越大;间隔太小,基础电容太大,灵敏度太小,且地对电场的约束太大,不利于电场穿透覆盖板,使得覆盖板只能较薄。推荐的间隔为0.5m m~ 1.0mm,例如10mm直径的sensor pad配合0.5mm的间隔。 ●布局要求: Sensor pad 要靠近MCU,每一个Sensor Pad到MCU的距离要尽量一致。IN,RREF,CREF引出脚要短,该RC模块要靠近MCU。另外,复位电路,晶振电路要靠近MCU。 布线要求:

由MCU的RC1~RC16PIN到touch swith的连线,要尽量的短,尽量远离其他走线或元件,线宽尽量窄(7~10mil).要避免touch swith的连线临近高频的通信线(例如I2C SPI通信线),在没有办法避免的情况下,请让两者直交布线。尽量将到touch swith的连线布在与S ensor Pad不同的Layer (采用双面板时),使其受到人体的影响降低,且这些线与线之间的也要尽量互相远离,线周围也要铺上地,以保证其尽量少受到其他信号的干扰。 ●覆盖板的材料: 覆盖板为一些坚固,易安装的绝缘材料,介电常数在2.5~10之间,Demo Board 上采用的是压克力板材,还有很多可采用的板材,例如:普通玻璃,徽晶板等,覆盖板的介电常数越小,Sensor Padde的感应范围越小。安装要求覆盖板紧贴Sensor Pad的表面,用粘胶将其贴在Sensor Pad的表面(排掉它们之间的空气)则效果更佳。 ●覆盖板的厚度: 覆盖板的厚度一般为1mm~5mm,厚度越大touch swith的灵敏度越小,信噪比也越低。Sensor Pad的面积越小,覆盖板要越薄。

电容式触摸屏设计规范-A

电容式触摸屏设计规范

1 目的 规范电容式触摸屏(投射式)的设计,提高设计人员的设计水平及效率,确保触摸屏模块整体的合理性及可靠性。 2 适用范围 第五事业部TP厂技术部电容式触摸屏设计人员。 3 工程图设计 3.1 工程图纸为TP模块的成品管控,以及出货依据,包含以下内容: 3.1.1 正面视图: 该视图包含TP外形、view area、active area、FPC图形及相关尺寸.若TP需作表面处理,则必须对LOGO的位置、尺寸、材质、颜色、以及工艺进行标注。 需标注尺寸及公差如下: 3.1.2 侧视图: 该视图表示出TP的层状结构, TP各层的厚度、材质、FPC厚度(含IC等元件)必须标注。 需要标注尺寸及公差如下:

3.1.3 反面视图: 这一图层包含背胶、保护膜、泡棉及导光膜的外形尺寸,以及FPC背面的IC及元件区尺寸。 需要标注尺寸及公差如下: 3.1.4 FPC出线图:一般情况FPC的表示可以在正面视图中完成,主要反应FPC与主板的连接方式。如果FPC连接方式为ZIF ,则必须标注以下尺寸。 如果TP与主板的连接方式为B2B,则必须标注连接器的位置尺寸及公差。走线图,出线对照表: 走线图表示TP内部走线,如下图所示: 出线表为TP内部与外界的连接接口,电容的一般分I2C、SPI、USB,如下图所示: I2C接口

USB接口 3.2 文字说明 该部分对TP的常规非常规性能作重点表述,主要包括以下内容: 3.2.1 结构特性:包括lens材质,ITO膜的厂家及型号,IC型号3.2.2 光学特性:包括透光率,雾度,色度等 3.2.3 电气特性:工作电流,反应时间等 3.2.3 机械特性:输入方式,表面硬度等 3.2.4 环境特性:工作温度,储存温度,符合BHS-001标准等 以上特性如超出行业规格范围,需逐一标注,并让客户确认。 3.3 图档管理 图档管理这块需按以下原则进行相应维护: 3.3.1 按照命名规则填写图框,并签名。 3.3.2 如有更改需有更改记录及版本升级,并需客户确认。

电容式触摸屏的通讯接口设计方案

电容式触摸屏的通讯接口设计方案 随着手机、PDA等便携式电子产品的普及,人们需要更小的产品尺寸和更大的LCD显示屏。受到整机重量和机械设计的限制,人机输入接口开始由传统的机械按键向电阻式触摸屏过渡。2007年iPhone面世并取得了巨大成功,它采用的电容式触摸屏提供了更高的透光性和新颖的多点触摸功能,开始成为便携式产品的新热点,并显现出成为主流输入接口方式的趋势。 一、 Cypress TrueTouch?电容触摸屏方案介绍 Cypress PSoC技术将可编程模拟/数字资源集成在单颗芯片上,为感应电容式触摸屏提供了TrueTouch?解决方案,它涵盖了从单点触摸、多点触摸识别手势到多点触摸识别位置的全部领域。配合高效灵活的PSoC Designer 5.0 开发环境,Cypress TrueTouch?方案正在业界获得广泛的应用。 图1是Cypress TrueTouch?方案中经常使用的轴坐标式感应单元矩阵的图形,类似于触摸板,将独立的ITO 感应单元串联在一起可以组成Y 轴或X 轴的一个感应单元,行感应单元组成Y 轴,列感应单元组成X 轴,行和列在分开的不同层上。多点触摸识别位置方法是基于互电容的触摸检测方法(行单元上加驱动激励信号,列单元上进行感应,有别于激励和感应的是同一感应单元的自电容方式),可以应用于任何触摸手势的检测,包括识别双手的10 个手指同时触摸的位置(图2)。它通过互电容检测的方式可以完全消除“鬼点”,当有多个

触摸点时,仅当某个触摸点所在的行感应单元被驱动,列感应单元被检测时,才会有电容变化检测值,这样就可以检测出多个行 / 列交*处触摸点的绝对位置。 图1 轴坐标式感应单元矩阵的图形

触摸按键设计规范

cx电压从0开始充电,一直到v1 上图右边是一个最基本的触摸按键,中间圆形绿色的为铜(我们可以称之为按键),在这些按键中会引出一根导线与MAU相连,MAU通过这些导线来检测是否有按键按下,外围的绿色也是铜不过这些铜与GND大地相连,在按键和外围铜直接是空隙(空隙d)上图右边是左图的截面图,当没有手指接触时只有一个电容cp,,当有手指接触时,按键通过手指就形成了电容cf 二。硬件连接 电容式触摸按键原理 现阶段,随着电容式触摸按键在外形美观和使用寿命等方面都优于传统的机械按键,电容式触摸按键的应用领域也日益广泛,包括家电、消费电子、工业控制和移动设备等。本文就一种具体的电容式触摸开关芯片SJT5104介绍一下电容式触摸按键的基本工作原理和材料选择。 一工作原理 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。 二触摸PAD设计 1. 触摸PAD材料 触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。不管使用什么材料,按键感应盘必须紧密贴在面板上,中间不能有空气间隙。当用平顶圆柱弹簧时,触摸线和弹簧连接处的PCB,镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径,保证弹簧即使被压缩到PCB板上,也不会接触到铺地。 2. 触摸PAD形状 原则上可以做成任意形状,中间可留孔或镂空。作者推荐做成边缘圆滑的形状,可以避免尖端放电效应。一般应用圆形和正方形较常见。 3. 触摸PAD面积大小 按键感应盘面积大小:最小4mm×4mm,最大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定,面积大小和灵敏度成正比。一般来说,

使用普通IO口实现电容触摸感应的解决方案

技术背景 现在电子产品中,触摸感应技术日益受到更多关注和应用,不仅美观耐用,而且较传统机械按键具有更大的灵敏度、稳定性、可靠性,同时可以大幅提高产品的品质。触摸感应解决方案受到越来越多的IC设计厂家的关注,不断有新的技术和IC面世,国内的公司也纷纷上马类似方案。Cpress公司的CapSense?技术可以说是感应技术的先驱,走在了这一领域的前列,在高端产品中有广泛应用,MCP推出了mTouch?,AT也推出了QTouch?技术,FSL推出的电场感应技术与MCP 的电感触摸也别具特色,甚至ST也有QST产品。 但是目前所有的触摸解决方案都使用专用IC,因而开发成本高,难度大,而本文介绍的基于RC充电检测(RC Acquisition)的方案可以在任何MCU上实现,是触摸感应技术领域革命性的突破。首先介绍了RC充电基础原理,以及充电时间的测试及改进方法,然后详细讨论了基于STM8S单片机实现的硬件、软件设计步骤,注意要点等。 一、RC充电检测基本原理 RC充电检测基本原理是对使用如PCB的电极式电容的充电放电时间进行测量,通过比较在人体接触时产生的微小变化来检测是否有‘按下’动作产生,可选用于任何单独或多按键、滚轮、滑条。 如图1(a)所示,在RC网络施加周期性充电电压Vin,测量Vout会得到如(b)的时序,通过检测充电开始到Vout到达某一门限值的时间tc的变化,就可以判断出是否有人体接触。图2显示出有人体接触时充电时间会变长。

实现电路如图3,使用一个I/O口对PCB构成的电容充电,另一个I/O口测量电压,对于多个按键时使用同一个I/O口充电。R1通常为几百K到几M,人体与PCB构成的电极电容一般只有几个pF,R2用于降低噪声干扰,通常为10K。 二、充电时间测量方法 对充电时间的测量可以使用MCU中定时器的捕捉功能,对于多个按键一般MCU没有足够的定时器为每个按键分配一个,也可以使用软件计时的方法,这要求能对MCU的时钟精确计数,并且保证每个周期的时钟个数保持一定。这种情况通常要求对按键使用一个独立的MCU,以保证不被其他任务中断。 为了提高系统的可靠性和稳定性,改进的测量方法是对Vout进行高和低两个门限进行测量。如图4所示,通过对t1和t2的测量,从而达到更可靠的效果。另外,多次测量也是有效的降低高频干扰的有效方法。

电容触摸按键设计

在目前市场上可提供的PCB(印刷电路板)基材中,FR4是最常用的一种。FR4是一种玻璃纤维增强型环氧树脂层压板,PCB可以是单层或多层。 在触摸模块的尺寸受限的情况下,使用单层PCB不是总能行得通的,通常使用四层或两层PCB。在本文中,我们将以最常用的两层PCB为例来介绍PCB布局,意在为S-Touch TM电容触摸感应设计所用的各种PCB (如FR4、柔性PCB或ITO面板)的结构和布局提供设计布局指导。 PCB设计与布局 在结构为两层的PCB中,S-Touch TM触摸控制器和其他部件被布设在PCB的底层,传感器电极被布设在PCB的顶层。 每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是,S-Touch TM触摸控制器布设在底层,应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。 图 2.1 两层 PCB 板的顶层

图 2.2 两层 PCB 板的底层 设计规则第1 层(顶层) ?传感器电极位于PCB的顶层(PCB的上端与覆层板固定在一起)。为提高灵敏度,建议使用尺寸为10 x 10 毫米的感应电极。可以使用更小尺寸的感应电极,但会降低灵敏度。同时,建议感应电极的尺寸不超过15 x 15 毫米。如果感应电极超过这一尺寸,不但会降低灵敏度,而且会增加对噪声的易感性。 ?空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为6 密耳,网格尺寸为30 密耳)。 ?顶层可用来布设普通信号迹线(不包括传感器信号迹线)。应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。 ?感应电极与接地铜箔的间距至少应为0.75 毫米。 第2 层(底层) ?S -Touch TM控制器和其它无源部件应该设计布局在底层。 ?传感器信号迹线将被布设在底层。不要把一个通道的传感器信号迹线布设在其他传感通道的感应电极的下面。 ?空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为6 密耳,网格尺寸为30密耳)。 ?传感器信号迹线与接地铜箔的间距应当至少是传感器信号迹线宽度的两倍。

电容触摸按键设计

电容触摸按键设计

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在目前市场上可提供的PCB(印刷电路板)基材中,FR4是最常用的一种。FR4是一种玻璃纤维增强型环氧树脂层压板,PCB可以是单层或多层。 在触摸模块的尺寸受限的情况下,使用单层PCB不是总能行得通的,通常使用四层或两层PCB。在本文中,我们将以最常用的两层PCB为例来介绍PCB布局,意在为S-Touch TM电容触摸感应设计所用的各种PCB (如FR4、柔性PCB或ITO面板)的结构和布局提供设计布局指导。 PCB设计与布局 在结构为两层的PCB中,S-Touch TM触摸控制器和其他部件被布设在PCB的底层,传感器电极被布设在PCB的顶层。 图1 基于两层板的电容式触摸模组的结构 每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是,S-Touch TM触摸控制器布设在底层,应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。

图2.1 两层PCB板的顶层 图2.2 两层PCB板的底层 设计规则 第1层(顶层) ● 传感器电极位于PCB的顶层(PCB的上端与覆层板固定在一起)。为提高灵敏度,建议使用尺寸为10 x 10 毫米的感应电极。可以使用更小尺寸的感应电极,但会降低灵敏度。同时,建议感应电极的尺寸不超过15 x 15毫米。如果感应电极超过这一尺寸,不但会降低灵敏度,而且会增加对噪声的易感性。 ● 空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为6密耳,网格尺寸为30密耳)。 ● 顶层可用来布设普通信号迹线(不包括传感器信号迹线)。应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。 ● 感应电极与接地铜箔的间距至少应为0.75毫米。

电容式触摸屏FPC设计

题目(中文): 电容式触摸屏FPC设计 (英文): The FPC Design of Capacitive Touch Screen 姓名 学号 院(系)电子工程系 专业、年级电子信息工程级 指导教师

湖南科技学院本科毕业论文(设计)诚信声明 本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文(设计),是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文(设计)作者签名: 年月日

毕业论文(设计)任务书 课题名称:电容式触摸屏FPC设计 学生姓名: 系别:电子工程系 专业:通信工程 指导教师:

湖南科技学院本科毕业论文(设计)任务书 1、主题词、关键词: 柔性电路感应器连接器 2、毕业论文(设计)内容要求: (1)能让IC控制sensor,使sensor能够完美触摸,不受外界干扰; (2)可自由弯曲、折叠、卷绕,可在三维空间随意移动及伸缩; (3)实现轻量化、小型化、薄型化,从而达到元件装置和导线连接一体化。 3、文献查阅指引: [1] 祝大同.挠性PCB用基板材料的技术发展趋势与需求预测[J].印刷电路资讯期刊,2007, 5:2-15. [2] 舒言.电路的柔性未来[J].中国知网期刊,2011,3:7-11. [3] 蔡吉庆.FPC材料的基础动向[M].北京:印刷电路信息出版社,2008. [4] 金鸿,陈森.印刷电路技术[M].北京:化学工业出版社,2003. [5] 梁志立.柔性电路板生产技术[M].天津:天津大学出版社,2009. [6] 薛炎,胡腾,程跃华.中文版AutoCAD 2006 基础教程[M].北京:清华大学出版社,2008. [7] 陈伟.电容屏触摸原理教育训练教材[M].北京:电子工业出版社,2011. [8]Alexander CK,Sadiku M N O.Fundamentals of Electric Circuits.[M]:McGraw--Hill ICC,2004. [9] 凡春芳,石世宏.触控面板FPC改型设计[J].科技致富向导期刊,2011,4:15-21. [10] 王学屯.元器件生产及封装工艺[M].北京:电子工业出版社,2008. 4、毕业论文(设计)进度安排: 2012.11月-2012.12月根据任务书查阅资料,写好开题报告。 2013.01月-2013.03月在对资料充分研究的基础上,确定方案,编写程序。 2013.03月-2013.4月对系统进行调试,完成毕业论文的撰写。 2013.05月完成论文修改并定稿,准备答辩。 教研室意见: 负责人签名: 注:本任务书一式三份,由指导教师填写,经教研室审批后一份下达给学生,一份交指导教师,一份留系里存档。

触摸类开关知识

触摸开关原理 现在市场上有不少的MP3都采用了触摸式的按键,带给消费者“飞”同寻常的操作体验,例如苹果公司的iPod系列,魅族公司的mini系列,台电的C280、新品T39以及微星的8890T。这些触摸式操作的MP3在按键上的最大的区别是有些是只有轻轻点触就有反应并伴着或红或蓝的背光点触式触摸键,有些是要在按键上滑动才可以选择菜单而且没有背光的滑动式触摸键。 这些差别的原因是它们的工作原理不同,触摸式按键可分为两大类:电阻式触摸按键与电容式感应按键,即滑动式按键和点触式按键。 ●电阻式按键 电阻式的触摸按键原理非常类似于触摸屏技术,需要由多块导电薄膜上面按照按键的位置印制成的,因此这种按键需要在设备表面贴一张触摸薄膜。电阻式触摸屏一直由于其低廉的价格而深受厂商的喜爱,但是由于导电薄膜的耐用性较低,并且也会降低透光性,因此已经被越来越多的厂家所抛弃。 ●电容式按键 电容式触摸按键主要是为了克服电阻屏的耐用性所提出的,电容式触摸按键的结构与电阻式的相似,但是其采用电容量为判断标准。简单来说,就是一个IC控制的电路,该电路包括一个能放置在任何介质面板后的简单阻性环形电极组件,因此,按键的操作界面可以是一整块普通绝缘体(如有机玻璃一般材料都可),不需要在界面上挖孔,按键在介质下面,人手接近界面和下面的电极片形成电容,靠侦测电容量的变化来感应。温度,静电,水,灰尘等外界因素一般不会影响,界面没有太多要求,可以加上背光,音效等,靠人手感应,整个界面没有按键的存在,便于清洁,让产品在外观上更加高档美观,由于按键没有接点,使用寿命也是非常的长久,一般来说是半永久性。 根据其原理,该按键对外观工艺方面有一些特别的要求: 1、因为按键和lens是一个整体,而按键又必须透光,所以整个Lens必须是透 明件,所以一般就是用PMMA或PC; 2、Lens上不能有金属件或者带有金属效果的喷漆,以免影响按键的灵敏度; 3、按键必须做的足够的宽大,做小了很容易产生误操作。因为它不像机械式的按键,只要避免联动就可以了,它只要感应到了就产生动作。另外还要考虑到打电话的时候,按键正好贴在人脸上,也会有感应动作,需要相应的方案解决; 4、因为是一大片Lens,所以必须考虑Lens的工艺,一般为正面IML,因为背面 肯定有结构。这就限制了Lens上的一些开孔的大小和Lens的厚度要求。 另外,在按键的结构上还要考虑感应PCB的贴装方式对感应效果、整机装配的影响以及按键符号的透光的解决方案。

电容触摸按键设计

在目前市场上可提供的PCB(印刷电路板)基材中,FR4是最常用的一种。FR4是一种玻璃纤维增强型环氧树脂层压板,PCB可以是单层或多层。 在触摸模块的尺寸受限的情况下,使用单层PCB不是总能行得通的,通常使用四层或两层PCB。在本文中,我们将以最常用的两层PCB为例来介绍PCB布局,意在为S-Touch TM电容触摸感应设计所用的各种PCB (如FR4、柔性PCB或ITO面板)的结构和布局提供设计布局指导。 PCB设计与布局 在结构为两层的PCB中,S-Touch TM触摸控制器和其他部件被布设在PCB的底层,传感器电极被布设在PCB的顶层。 图1 基于两层板的电容式触摸模组的结构 每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是,S-Touch TM触摸控制器布设在底层,应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。 图2.1 两层PCB板的顶层

图2.2 两层PCB板的底层 设计规则 第1层(顶层) ● 传感器电极位于PCB的顶层(PCB的上端与覆层板固定在一起)。为提高灵敏度,建议使用尺寸为10 x 10 毫米的感应电极。可以使用更小尺寸的感应电极,但会降低灵敏度。同时,建议感应电极的尺寸不超过15 x 15毫米。如果感应电极超过这一尺寸,不但会降低灵敏度,而且会增加对噪声的易感性。 ● 空白区域可填充接地铜箔(迹线宽度为6密耳,网格尺寸为30密耳)。 ● 顶层可用来布设普通信号迹线(不包括传感器信号迹线)。应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。 ● 感应电极与接地铜箔的间距至少应为0.75毫米。 第2层(底层) ● S-Touch TM控制器和其它无源部件应该设计布局在底层。 ● 传感器信号迹线将被布设在底层。不要把一个通道的传感器信号迹线布设在其他传感通道的感应电极的下面。

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