Noticias de PCB - Guía de diseño de PCB para controladores táctiles capacitivos

La descripción de esta solicitud tiene como objetivo proporcionar una guía de diseño para la estructura y el diseño de varios PCB (placas de circuito impreso) (como fr4, PCB flexibles o paneles ito) utilizados en el diseño de sensores táctiles capacitivos S - touchtm. Entre los sustratos de PCB disponibles actualmente en el mercado, fr4 es el más utilizado. Fr4 es un laminado de resina epoxi reforzado con fibra de vidrio, y el PCB puede ser un PCB de una sola o varias capas.

Cuando el tamaño del módulo táctil es limitado, el uso de un PCB de una sola capa no siempre es factible, generalmente se utilizan cuatro o dos capas de pcb. Tomaremos como ejemplo los PCB de doble capa más utilizados para presentar la Guía de diseño de pcb.

Diseño y diseño de PCB

En el PCB de doble capa, el controlador táctil S - touchtm y otros componentes se colocan en la parte inferior del tablero de pcb, y los electrodos del sensor se colocan en la parte superior del pcb.

Los condensadores de emparejamiento Tuning necesarios para cada canal del sensor se pueden colocar directamente en la parte inferior del electrodo del sensor. Cabe señalar que el controlador táctil S - touchtm está dispuesto en la parte inferior y debe asegurarse de que no hay electrodos sensores dispuestos en la parte superior correspondiente. Las áreas en blanco de la planta superior e inferior se pueden llenar con láminas de cobre de tierra reticuladas.

Reglas de diseño

Primer piso (planta superior)

Los electrodos del sensor se encuentran en la parte superior del PCB (la parte superior del PCB se fija a la placa de cubierta). Para mejorar la sensibilidad, se recomienda usar electrodos de inducción de 10 x 10 mm. se pueden usar electrodos de inducción de tamaño más pequeño, pero la sensibilidad se reducirá. Al mismo tiempo, se recomienda que el tamaño del electrodo de inducción no supere los 15 x 15 mm. si el electrodo de inducción supera este tamaño, no solo reducirá la sensibilidad, sino que también aumentará la susceptibilidad al ruido.

Las áreas en blanco se pueden llenar con láminas de cobre fundamentadas (el ancho de la pista es de 6 milímetros y el tamaño de la cuadrícula es de 30 milímetros).

La planta superior se puede utilizar para colocar rastros de señal pública (excluyendo los rastros de señal de sensores). El rastro de la señal del sensor debe colocarse en la parte inferior en la medida de lo posible.

La distancia entre el electrodo de inducción y la lámina de cobre de tierra debe ser de al menos 0,75 mm.

Segundo piso (inferior)

Los controladores. S - touchtm y otros componentes pasivos deben diseñarse y colocarse en la parte inferior.

El rastro de la señal del sensor se colocará en la parte inferior. No conecte el rastreo de la señal del sensor de un canal debajo de los electrodos sensores de otros canales sensores.

Las áreas en blanco se pueden llenar con láminas de cobre fundamentadas (el ancho de la pista es de 6 milímetros y el tamaño de la cuadrícula es de 30 milímetros).

La distancia entre el rastro de señal del sensor y la lámina de cobre de tierra debe ser al menos el doble del ancho en el rastro de señal del sensor.

Para reducir las conversaciones cruzadas, se debe aumentar la distancia entre los dos electrodos / rastros de señal de detección en la medida de lo posible. En la medida de lo posible, se añade una lámina de cobre de tierra entre los dos rastros de electrodos de inducción / señales de inducción.

La longitud del rastro de la señal del sensor no requiere la misma longitud. Debido a que se utilizan condensadores de ajuste emparejados, se puede equilibrar el capacitor de entrada entre los dos canales. Sin embargo, cuando el espacio del PCB lo permita, es mejor utilizar rastros de señal del sensor de igual longitud (el tamaño de los electrodos del sensor también es uniforme). De esta manera, para ajustar la resistencia capacitiva de los sensores de todos los canales de detección al rango dinámico detectado por el controlador, solo es necesario configurar un capacitor de referencia estándar, lo que simplifica la dificultad de diseño.

Ningún rastro de reloj, datos o señal periódica debe ser paralelo y adyacente al rastro de señal del sensor. Estas líneas de señal deben ser lo más perpendiculares posible al rastro de señal del sensor o dispuestas en otras áreas del pcb.

Si el reloj, los datos o cualquier rastro de señal periódica realmente requieren un enrutamiento paralelo al rastro de señal del sensor, deben colocarse en diferentes capas y no deben superponerse, y la longitud de la parte paralela del rastro de señal debe reducirse en la medida de lo posible.

Lámina de cobre fundamentada

En los PCB fr4 de doble capa presentados anteriormente, la lámina de cobre de tierra se utiliza para llenar la sección transversal en blanco del pcb. La lámina de cobre fundamentada puede ayudar al módulo táctil a bloquear las fuentes de ruido externas y también puede estabilizar la capacidad inherente del Circuito del sensor.

Sin embargo, hay varios problemas que deben tenerse en cuenta con antelación al utilizar láminas de cobre de tierra. Esto se debe a que la lámina de cobre puesta a tierra aumenta la capacidad inherente del sensor y también aumenta la posibilidad de detección errónea debido a gotas de agua.

Guía de diseño de lámina de cobre a tierra:

. Se recomienda usar una lámina de cobre de tierra de malla en lugar de una lámina de cobre de tierra sólida. Se recomienda utilizar láminas de cobre de puesta a tierra con un 20% de malla (6 milímetros de ancho de pista y 30 milímetros de tamaño de malla). El ángulo de la lámina de cobre de tierra debe fijarse en 45 °.

. La distancia entre el sensor y la lámina de cobre de tierra debe ser de al menos 0,5 mm, y se recomienda de 0,75 mm.

La brecha entre el rastro de señal del sensor y la lámina de cobre de tierra debe ser al menos el doble del ancho del rastro.

Para cuatro capas de pcb, si el rastro de señal del sensor en la tercera capa es superior a 10 cm, para minimizar la carga capacitiva del rastro largo, se recomienda no colocar lámina de cobre de tierra en la capa inferior.

. Si se utilizan algunos materiales conductores en el revestimiento, se recomienda no colocar láminas de cobre de tierra en la parte superior.

. Si el sistema de detección capacitiva necesita funcionar en un ambiente húmedo, se recomienda no colocar láminas de cobre fundamentadas en la planta superior.

Instrucciones y guías para las funciones básicas de los sensores

Los Electrodos de sensores capacitivos se refieren a las placas de electrodos conductores utilizadas para medir la capacidad de los dedos. Está conectado al terminal de entrada del canal de detección del controlador S - touchtm. Los electrodos del sensor se pueden fabricar en diversas geometrías y dimensiones para tener diferentes funciones y aplicaciones.

Toque el botón

La función básica del botón táctil es detectar si hay toque de dedo. el controlador S - touchtm puede medir la capacidad del electrodo de inducción del botón táctil. Si el dedo está relativamente cerca del botón de toque, se detecta la aparición del toque del dedo cuando el cambio de capacitividad medido supera el umbral preestablecido.

Los botones táctiles se pueden diseñar en diversas formas, como cuadrados, círculos, triángulos u otras. Si el tamaño del PCB es limitado, la forma del botón debe diseñarse para maximizar el uso del espacio para proporcionar la mejor sensibilidad.

Para aplicaciones que cubran carcasas de plástico acrílico de 2 - 3 mm, se recomienda utilizar electrodos de inducción cuadrados con un tamaño mínimo de 10 x 10 mm. se recomienda que el tamaño máximo no supere los 15 x 15 mm. si se supera este tamaño, no solo no se puede aumentar la sensibilidad, sino también la sensibilidad al ruido.

Toque el deslizador

La función básica de tocar el deslizador es detectar la posición deslizante del dedo en una dirección unidimensional.

Una de las aplicaciones típicas del deslizador táctil es para el control de volumen. Se pueden utilizar dos métodos para lograr el deslizador táctil: el deslizador de Estado táctil y el deslizador del ratio.

Los botones táctiles cuadrados están estrechamente dispuestos en orden y se pueden diseñar como barras deslizantes de Estado táctil.

Cuando se detecta la apertura de un canal de sensor, se puede determinar la posición del dedo en el deslizador táctil. En el ejemplo anterior, se utilizan cinco sensores para detectar nueve posiciones. Si los canales s1 y S2 se abren al mismo tiempo, significa que la posición del dedo está en la posición 2.

Para las aplicaciones que cubran carcasas de plástico acrílico de 2 - 3 mm, se recomienda utilizar electrodos sensores con un tamaño mínimo de 10 x 10 mm. el valor de brecha recomendado entre los sensores deslizantes es de 0,75 mm. el espacio entre los dos electrodos sensores adyacentes no debe exceder de 1 mm. esto es para asegurarse de que cuando la corrección Manual está en el espacio, los dos canales sensores se pueden abrir al mismo tiempo.

La ventaja del deslizador de Estado táctil es su diseño simple y su alta estabilidad en entornos ruidosos. Sin embargo, si se necesita una gran cantidad de posiciones, el método no se puede implementar porque se necesitan demasiados canales de sensores.

Otro método es utilizar el deslizador de medición proporcional. El método no se logra detectando el Estado táctil en cada canal de sensores, sino determinando la posición del dedo basándose en cambios precisos en los condensadores medidos por cada canal de sensores. Al medir el cambio preciso de la capacidad de cada canal sensorial, se determina la posición precisa del dedo calculando la relación.

El toque de un dedo en la posición mencionada provocará un aumento de la capacitividad de los Electrodos de los tres canales sensores. Debido a las diferentes áreas cubiertas por los dedos, el valor de la capacidad aumentada por cada sensor también es diferente. A continuación, al procesar los datos capacitivos originales del sensor, se puede obtener la posición absoluta del dedo en el deslizador.

Afinador táctil

Al igual que las barras deslizantes, los rotores táctiles se logran sobre la base del método de medición del Estado y la tasa de tacto.

El afinador que aplica el método de Estado táctil determina la posición del dedo revisando el Estado de cada canal sensorial. El giratorio utiliza un método de medición proporcional para determinar la posición del dedo midiendo la capacidad precisa de cada canal de inducción que aumenta debido al toque del dedo. Cuando los dedos se desplazan sobre el rotor, se produce un aumento de la capacidad de varios canales de inducción. A continuación, mediante el cálculo de los valores de los condensadores añadidos por estos canales sensores, se puede calcular la ubicación exacta del toque del dedo.

La estabilidad de los rotores táctiles para la detección táctil de los dedos depende de la resolución requerida y del número de canales de detección. Para los rotores táctiles de alta resolución, puede ser necesario utilizar más canales de detección en lugar de utilizar solo tres canales de detección.

Otras precauciones

Seguir las pautas básicas de diseño de estos diseños y diseños de PCB puede hacer que las aplicaciones de detección capacitiva sean más confiables. En el diseño de los pcb, deben tenerse en cuenta otros factores importantes, entre ellos:

. No hay placas flotantes / placas en la placa de pcb. El área en blanco del PCB se puede llenar con lámina de cobre de tierra o dejar en blanco.

. El diseño del PCB debe hacer que el valor de la capacidad de referencia requerida sea inferior a 20 PF (el valor de la capacidad de referencia se determina al ajustar el hardware) y que la capacidad inherente de cada canal sea inferior a 10 PF. si es mayor que este valor, es necesario modificar algunos diseños básicos, como reducir la densidad de La lámina de cobre de tierra, Ampliar la distancia entre el rastro / electrodo de entrada del sensor y la lámina de cobre de tierra, reducir el ancho del rastro de señal del sensor o incluso eliminar la lámina de cobre de tierra. Si el valor máximo del capacitor de entrada de inducción supera los 10 pf, es necesario utilizar el capacitor de ajuste para la configuración de coincidencia.

Trate de controlar la diferencia de condensadores inherentes entre cada canal sensorial dentro de 10 PF (la diferencia se puede medir durante el ajuste de hardware). Si supera el 10pf, es necesario reducir el desajuste entre la longitud del rastro y el tamaño del electrodo del sensor para reorganizarlo, minimizando así la diferencia.

. instalar resistencias de serie en las líneas i2c SDA y SCL para filtrar la interferencia acústica causada por el arnés que conecta la placa base y el módulo táctil, o la interferencia acústica de la fuente de alimentación que puede causar distorsión de la señal i2c.