新中新电容式触摸按键解决方案

新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司1 新中新电容式触摸按键解决方案新中新电容式触摸按键解决方案 一 方案简介一 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 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 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司2 三 方案实现三 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 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司3 4 触摸按键原理图触摸按键原理图 图图 3 子机子机 21 键触摸按键方案原理图键触摸按键方案原理图 5 实物图片实物图片 图图 4 无绳子机无绳子机 21 键键 PCB 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司4 六 六 电路板布局注意事项电路板布局注意事项 1 将 将电路连接到触摸板电路连接到触摸板 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 1 触摸板的形状和大小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 2 PCBPCB 厚度与非活动表面接地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 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司5 七 七 覆盖覆盖 1 1 覆盖材料覆盖材料 选择覆盖材料时须考虑两大因素 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 2 覆盖层厚度与敏感度对比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 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司6 3 粘合和其它填充复合材料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 技术支持 胡立忠技术支持 胡立忠 电话 电话 0752 58532000752 5853200 转转 816816传真 传真 0752 28978160752 2897816 手机 手机 1366954938113669549381QQQQ 402290722402290722 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司7 八 通讯协议描述 八 通讯协议描述 3 通讯总线 通讯总线 a 工业标准 NXP I2C 总线协议 b 本部件工作在 SLAVE 模式 c 可支持最大速率 400Kbps d 本部件 I2C 地址 7 位 0 x6E MASTER 读数据指时序 Start 发写命令 0 xDC 等待应答 写字节偏移地址 0 x00 本方案 直接从 0X00 开始读数据 等待应答 Stop Start 发读命令 0 xDD 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 中断 Pin 置低 检测到按键 从 0 x00 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 寄存器定义寄存器定义 所有寄存器初始值 0 x00 Bit 置 1 对应按键按下 Bit 置 0 对应按键释放 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司8 DECT 彩屏子机触摸按键图片 数字无绳子机 21 键键值对应表 Addres s Bit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7 002VoIPDown5Up 右右 RD POFF 01 左左 3698 0 027INTTEL14 03 新中新电容式触摸按键解决方案 V1 0 惠州市新中新电子技术开发有限公司9 VoIP