电路设计技巧

使用电容式触摸感应键盘设计省去停车的困扰

有时候感觉像停车取票机被故意忽略产生更多的停车票,从无法或不愿意等待机器发挥足够的功能,向他们提供票根。当遇到键盘上有故障的按键时,我已经受到了一些挫折,迫使我去寻找一个真正工作的机器的周围区域。在许多城市找到停车位已经够难了,为什么不能用工作机器做一个简单的过程呢?

机械式键盘不可避免地会由于磨损或故意破坏而退化(我想起我的宝贝表弟曾经坐在我的腿上,把电脑键盘上的’e’,’g’和’v’ 扣掉)。由于负责设计新的开放式空间停车机器,我首先考虑的是用电容式触摸感应式机械键盘取代机械式键盘,以消除机械问题,并赋予机器光滑,更复杂的外观。

什么是电容式触摸感应

正如其名称所暗示的那样,电容式触摸感应是指输入检测基于通常由人为触摸引起的电容变化。一旦采用高端技术,电容式触摸感应现在普遍用于各种电子产品。智能手机、平板电脑、基本上任何可以通过触摸进行互动的屏幕都可以使用电容式触摸感应。

在电子产品中,电容式触摸感应已经彻底改变了传统机械数字键盘的工业和商业应用。需要个人识别码(PIN)的安全访问控制器已经从机械键盘转换为电容式触摸感应。这同样适用于开放式空间的停车机器,在这些机器中看到的新版本配备了电容式触摸感应键盘,因为它们不易受到室外环境的破坏和恶化。

电容式触摸感应的原理,特别是在键盘设计中,是创建人类手指与之交互的一系列电极。然后将这些电极路由到电容式触摸感测控制器,在那里测量电容并将其转换为数字值。电极投射出电场,人手指的存在将改变在怠速状态下测量的电容。电容感测控制器然后将电容的变化与基准线电容进行比较,以确定是否发生了有效的触摸事件。

停在角落:电容式触摸感应键盘设计

电容式触摸感应键盘设计的最大挑战在于获得正确的PCB布局。虽然看起来很简单,但在设计时需要考虑一些重要的注意事项:

1.前面板材料:形成电极的PCB通常安装在传感装置的外壳中。因此,将电极与人类触摸分隔开的前面板对于电容式触摸传感本身的灵敏度是至关重要的。具有高介电常数的前面板材料允许更强的电场并且因此具有更高的灵敏度。材料如玻璃和塑料通常是优选的,因为它们具有高介电常数。前面板材料的厚度也直接影响电容式触摸感应灵敏度。薄的前面板比较厚的面板提供更好的灵敏度。

高介电常数的玻璃可以很好地用作前面板。

2.形状和尺寸:当谈到电容式触摸感应时,并不是所有的形状和尺寸都是相等的。圆形按钮是最好的选择,因为它提供按钮上方最强的电场。角度小于90°的三角形形状不理想,因为尖角可能更敏感,从而形成非线性感应区域。不仅如此,锋利的边缘也容易出现更多的电磁干扰(EMI)辐射。电极的灵敏度也受到尺寸和覆盖层厚度的影响。该区域的直径越大,传感越好。对于覆盖层厚度敏感度下降,反之亦然。

3.布线:电容式触摸感应是将模拟测量值转换为数字值,并要求设计的走线遵循最佳性能的最佳实践。走线是电极本身的延伸,应该在没有人体接触的地方布线。这是为了确保电容变化只发生在电极本身。走线应尽可能短。电极走线的宽度应该保持最小,并且应该在彼此之间保持足够的间隙。它们也应该远离其他噪声信号以避免交叉耦合。

4.接地注入:为了从电容式触摸感应中获得最佳性能,电极需要设计成受噪声影响最小。 在电极周围浇注地平面似乎是合乎逻辑的一步。 但是,一个坚实的地平面会增加感应区域的寄生电容,降低灵敏度。 因此,阴影地面多边形是在抗噪性和寄生电容之间提供平衡的最佳选择。

保持电极走线薄且短很重要。

虽然你可能没有州长的控制权让你的本地城市更新他们的停车取票机,但你至少可以知道如何生产更有效的机器,看起来比他们使用的笨重和错误的机器更好。

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