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文章目录
- 前言
- 一、基本原理
- 二、GND与寄生电容
- 三、SHIELD保护
- 四、硬件设计
前言
总结一些触摸按钮设计的知识和经验。
一、基本原理
手指的触摸区域是电极产生的自电容。电容传感器的单个电极将在自电容按钮中连接到电容传感器C。C寄生电容由电极及其周围导体形成Cp寄生电容由电极和手指形成Cf的复合值。因为周围的设备是静态的，所以Cp是常量，但Cf会随着手指的靠近而增加。通过设置Cf增加阈值可以确定触摸按钮是打开还是关闭。但请注意，如果手指直接接触电极，会导致电极短路，无法再次测量电容。通常，电极和手指之间有几毫米厚的覆盖面。 
图1 电极中产生的自电容示意图 图2 内部配置自电容 电容器(开关电容器)从端子输出脉冲充放电，充放电电流由电流DAC和VDC提供，从VDC镜像电流输入电流控制振荡器。振荡器的输出在固定时间内计数，MCU根据计数结果的变化监测电容器的变化。 图3 自电容检测原理 图4 计数器原理
二、GND与寄生电容
使用印刷电路板时，一般的抗噪对策是将其放置在导线图案的正下方GND平面图案。在自电容按钮中，由电极和GND寄生电容器由平面图案产生CpGND远大于Cf，超出了CTSU测量范围。因此，在设计自电容按钮时，不要将其放置在电极正下方GND平面图案(我估计也看芯片，有的国产)。如需抗噪对策，请使用交叉影线GND减少寄生电容的增加。 图5 GND以及寄生电容的示意图
三、SHIELD保护
一般来说，我们认为，如果触摸区域有水或其他液体，它是否会被误解。答案肯定是肯定的，因为自容式没有防水能力。SHIELD它可以处理水滴的错误。保护电极与电极驱动器相同。水滴不会与其他因素耦合，而是同步的，因此不会被认为是错误的（瑞萨芯片是这样使用的，赛普拉斯不同）。 图6 保护电极的功能
四、硬件设计
电极形状：方形或圆形 电极尺寸：10~15mm 电极间距：0按钮大小.8倍 线宽：0.15~0.2mm 导线长度：尽量短 导线间距：尽可能宽，进入MCU是1.27中心距 网状GND宽度：5mm 网状GND图案与按键/导线间距:5mm /3mm 电极 电线电容不超过50pF，电极 导线电阻不超过2K欧(瑞萨给出的，包括串联电阻的电阻，赛普拉斯给出的串联电阻约为560)。