1 概述电容式触摸感应,是一种通过电容的变化来检测手指接近或触及触摸表面的技术。通过电容式感应, 机械开关和旋钮可替换为外观雅致的按钮、 滑条和滚轮,以解决:
1. 长时间使用后磨损和可靠性降低
2. 前面板与按键之间存在缝隙,容易被水分渗透,而引起不良
3. 需施加力度才能触发
4. 前面板开孔会一定程度上增加成本
5. 按键形状较为固定电容触摸技术支持按键,接近感应,滚轮,滑条,触摸面板5种传感器类型,支持多种覆盖材料。具有功耗低,感应技术强大稳定,抗噪能力强,支持防水功能的特点。2 基本原理常见的电容触摸传感器如图2-1所示,一般以PCB上的覆铜作为电极。结构上,顶层会覆盖非导电性的防护层,如玻璃或塑料,利用胶水和PCB粘连。另外传感器周围会覆有网格地。
基于所检测电容的类型,电容触摸可分为自感型电容检测(检测单电极和地之间的电容值),互感型电容检测(检测双电极之间的电容值)。2.1 自感型电容检测
以最简单的单按键为例,自感型电容的检测示意图如图 2-2 所示,检测模型如图 2-3 所示。自感型电容利用覆铜形成的单电极(接收电极Rx),来检测电极对地的电容变化。按键对地的初始电容为Cp,当人手触摸时,会给整个环路引入 Ct,Ch 与 Cg,从而使按键的对地电容增大。
说明:实线表示实际走线,虚线表示非实际走线。灰色元器件表示等效电容或电阻。
Rh: 人体电阻。Rs: 串联电阻,推荐值为 470Ω。Cp: 按键与所连导线的对电源地寄生电容。Cg: 电源地与大地之间的电容。对于电池应用,大约为 1pF。对于接地应用为短路。Ch: 人体与大地之间的串联电容。Ct: 电级与人指尖形成的电容,类似于平板电容器结构。Cd: 人手与电源地形成的电容。为便于分析,忽略 Rh,Rs 的影响。按键对地的等效电容如公式 1-1 所示。灵敏度可以表征为触摸产生的电容变化与基础电容之间的比,如公式 1-1 所示。其中由于 Ch 较于 Cg 和 Ct 较大,因此可忽略。在地平面较稀时,