电容触摸按键 原理

`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

3. 绝缘材料 面板必须选用绝缘材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚氯乙烯（pvc）、尼龙、树脂玻璃等。 在生产过程中，要保持面板的材质和厚度不变，面板的表面喷涂必须使用绝缘的油漆。 在电极不变的情况下，面板的厚度和材质决定灵敏度。比如，3.2mm厚的尼龙（Nylon）相当于2.8mm厚的树脂玻璃(Plexiglas)。通常，在厚度、面积相同的情况下，介电常数越大，灵敏度越高。 但在正常应用中，推荐使用介电常数适中的材质，比如树脂玻璃等。介电常数过小，会导致灵敏度差；介电常数过大，发生误动作的几率会变大。 面板厚度的选择：通常在0～3MM。 4. 布局 A. CIN电容尽量靠近IC放置，各个通道的CIN电容必须用铺地隔离。感应盘也要尽量靠近IC,这样感应盘到IC的连线就会最短 B. 布局时应尽量保证触摸IC到感应盘的距离基本平衡 5. 走线 A. 感应盘到触摸芯片的连线尽量短和细，如果PCB工艺允许尽量采用5MIL的线宽 B. 感应盘到触摸IC的连线不要跨越其他信号线。尤其不能跨越强干扰、高频的信号线 C. 感应盘到触摸IC的连线周围0.5MM不要走其他信号线 D. 如果使用哪个PCB板上的铜箔图案做触摸感应盘，尽量使用双面PCB，触摸芯片和感应盘到IC 引脚的连线应放在感应盘铜箔的背面（BOTTOM）。感应盘应紧贴触摸面板。 E. 触摸IC及其相关的外围电路要用45°网格铺地，网格中铜的面积不要超过总面积的40%。连线周围0.5MM不能铺地。感应盘和铺地至少要有10MM的距离。感应盘正对的背面不允许铺地，也不允许有任何大面积的铜箔和其他信号线。 6. 其他事项 PCB板的清洁： 残留的助焊剂和污物，在恶劣的温度和湿度环境下会严重影响芯片工作的稳定性。 带弹簧的感应盘安装时注意: 1：使用带弹簧的感应盘，将感应盘顶在面板上。 2：使用导电橡胶或导电棉，导电棉或导电橡胶顶端作为感应盘紧贴在面板上。 3：将感应盘用双面胶紧密粘在面板上。 没有用到的端口可以悬空。

静电容按键工作原理

静电容按键的工作原理是通过感应人体的电荷，利用静电的吸附和释放来实现按键功能。

静电容按键通常由两层导电材料构成，上层为透明的触控面板，下层为感应电极层。触控面板上涂有一层绝缘膜，用于避免触摸过程中的误触。感应电极层被连接到控制电路，用于检测电荷变化。

当手指触摸到触控面板时，人体会被触摸面板上的静电电场所感应，导致电荷的积聚。控制电路会感应到电荷的变化，并将其转换为电信号。这个电信号会被解读为触摸操作，并通过与设备连接的接口进行相应的反应，例如键盘输入、菜单选择等。

当手指离开触控面板时，电荷会被释放，电场恢复到原始状态。控制电路会再次感应到电荷的变化，并将其转换为相应的电信号。

由于静电容按键不需要机械按下，只需要轻触触摸面板即可实现按键操作，因此具有更长的使用寿命和更快的响应速度。此外，静电容按键还具有防水、防尘等优点，适用于各种环境和场景。

Application Report ZHCA078 – February 2010

1 电容式触摸按键的按键扩展方法

俞诗鲲 Semi/AEC/MSP430 摘要

基于MSP430的触摸式传感器采用张驰振荡技术,兼具超低功耗和抗干扰能力强的优点,为广大方案设计商所青睐.如今,越来越多的产品开始采用触摸式传感器,所需按键的数量也随之上升.但是MSP430受限于内置比较器的输入端口数量,只能直接支持6个按键.在这篇应用文档中,我们将介绍两种扩展按键数量的方法,同时提供一种更高效按键检测算法, 以利于在多按键应用中缩短检测时间. 目录 1. 触摸式应用要求更多的按键...............................................................................................................2 2. 基于MSP430的张驰振荡触摸按键方案简介.....................................................................................2 3. 扩展按键方法....................................................................................................................................3 3.1 口线复用.....................................................................................................................................4 3.2 使用外部I/O扩展芯片..................................................................................................................6 4. 改进的检测技术.................................................................................................................................8 5. 总结.................................................................................................................................................10 6. 参考文献.........................................................................................................................................11 图表 图1. 基于MSP430的张驰振荡触摸按键原理...............................................................................2 图2. 振荡频率计算原理................................................................................................................3 图3. 口线复用扩展方法................................................................................................................4 图4. 灵敏度受按键大小影响.........................................................................................................5 图5. 使用口线复用方式设计的触摸式滑动条................................................................................5 图6. 口线复用方式下的按键走线..................................................................................................6 图7. 使用外部I/O扩展芯片扩展按键...........................................................................................6 图8. 用LV4051扩展按键.............................................................................................................7 图9. LV4051的寄生电容.............................................................................................................7 图10. 检测窗口长度和检测精度的关系...........................................................................................8 图11. 新张驰振荡检测技术的系统框图...........................................................................................9 图12. 新张驰振荡检测技术的检测方法...........................................................................................9 图13. 新检测方法下的检测时间和检测精度对比..........................................................................10 图14. 两种按键扩展方法比较.......................................................................................................10

电容触摸按键的原理

电容触摸按键是一种利用电容效应实现的触摸感应技术。它使用电容传感器来检测被触摸物体的电容变化，从而实现按键的触摸和操作。

电容触摸按键的原理是基于电容效应。在一个电容触摸按键系统中，包含一个电容传感器和一个被触摸的物体（通常是触摸屏幕或触摸按键）。当没有触摸时，该系统的电容值是固定的。然而，当有物体靠近或触摸时，物体的电容会改变整个系统的总电容。

电容值的改变是通过测量电容传感器电极之间的电容变化来实现的。电容传感器通常由两个电极组成，分别称为发射电极和接收电极。它们之间通过绝缘介质隔开，形成一个电容。当没有物体接近或触摸时，电容的值相对稳定。然而，当有物体接近或触摸时，物体的电容会与传感器的电容相互作用，从而改变整个系统的总电容。

通过测量电容传感器两个电极之间的电容变化，电容触摸按键系统可以确定是否有物体接近或触摸。当电容值超过设定的阈值时，系统会检测到触摸操作，并触发相应的反应。这可以实现按键的触摸和操作，例如在触摸屏幕上进行滑动、点击或拖动。

总之，电容触摸按键利用电容效应来检测物体的电容变化，以实现按键的触摸和操作。它是一种灵敏且可靠的触摸感应技术，在许多电子设备中广泛应用。