Berita PCB - Pemandu bentangan PCB pengawal sentuhan kapasitif

Nota aplikasi ini bertujuan untuk menyediakan panduan bentangan rancangan untuk struktur dan bentangan pelbagai PCB (papan sirkuit cetak) (seperti FR4, panel PCB fleksibel atau ITO) yang digunakan dalam rancangan sensasi sentuhan kapasitif S-TouchTM. diantara substrat PCB yang sekarang tersedia di pasar, FR4 adalah yang paling biasa digunakan. FR4 adalah laminat resin epoksi terkuat serat kaca, dan PCB boleh menjadi PCB satu lapisan atau berbilang lapisan.

Apabila saiz modul sentuhan terhad, ia tidak sentiasa boleh menggunakan PCB lapisan tunggal, dan biasanya PCB empat lapisan atau dua lapisan digunakan. Kami akan memperkenalkan panduan bentangan PCB menggunakan PCB dua lapisan yang paling biasa digunakan sebagai contoh.

Projek dan bentangan PCB

Dalam PCB dua lapisan, pengawal sentuhan S-TouchTM dan komponen lain diatur pada lapisan bawah papan PCB, dan elektrod sensor diatur pada lapisan atas PCB.

Kondensator yang sepadan diperlukan untuk setiap saluran sensor boleh diatur secara langsung pada lapisan bawah elektrod sensor. Ia patut dikatakan bahawa pengawal sentuhan S-TouchTM diatur pada lapisan bawah, dan ia patut dijamin bahawa tiada elektrod sensor diatur pada lapisan atas yang sepadan. Kawasan kosong di atas dan bawah lapisan boleh dipenuhi dengan foil tembaga berdasarkan mata.

Peraturan desain

Tingkat pertama (lapisan atas)

. Elektrod sensor ditempatkan pada lapisan atas PCB (hujung atas PCB ditetapkan dengan papan meliputi). Untuk meningkatkan sensitiviti, disarankan untuk menggunakan elektrod pengawasan dengan saiz 10 x 10 mm. Elektrod pengawasan saiz lebih kecil boleh digunakan, tetapi sensitiviti akan dikurangi. Pada masa yang sama, disarankan saiz elektrod pengawasan tidak melebihi 15 x 15 mm. Jika elektrod pengawasan melebihi saiz ini, ia tidak hanya mengurangkan sensitifitas, tetapi juga meningkatkan sensitifitas kepada bunyi.

. Kawasan kosong boleh dipenuhi dengan foil tembaga berdasarkan tanah (lebar jejak ialah 6 mils, dan saiz grid ialah 30 mils).

. Lapisan atas boleh digunakan untuk meletakkan jejak isyarat umum (tidak termasuk jejak isyarat sensor). Jejak isyarat sensor patut ditempatkan pada lapisan bawah sebanyak mungkin.

Jarak antara elektrod pengawasan dan foil tembaga mendarat sepatutnya sekurang-kurangnya 0,75 mm.

Tingkat 2 (bawah)

. Pengawal S-TouchTM dan komponen pasif lain patut dirancang dan diletakkan di lapisan bawah.

. Jejak isyarat sensor akan diletakkan di lapisan bawah. Jangan lalui jejak isyarat sensor bagi satu saluran di bawah elektrod sensing saluran sensing lain.

. Kawasan kosong boleh dipenuhi dengan foil tembaga berdasarkan tanah (lebar jejak ialah 6 mils, dan saiz grid ialah 30 mils).

Jarak antara jejak isyarat sensor dan foil tembaga mendarat sepatutnya sekurang-kurangnya dua kali lebar jejak isyarat sensor.

. Untuk mengurangi percakapan salib, jarak diantara dua elektrod sensing/jejak isyarat sensing patut meningkat sebanyak mungkin. Kemungkinan, tambah foil tembaga berdasar antara dua elektrod/jejak isyarat sensing.

Panjang jejak isyarat sensor tidak perlu sama panjang. Kerana menggunakan kondensator penyesuaian yang sepadan, kondensasi input antara dua saluran boleh diseimbangkan. Namun, apabila ruang PCB membenarkan, lebih baik menggunakan jejak isyarat sensor yang panjang sama (saiz elektrod sensor juga seragam). Dengan cara ini, untuk menyesuaikan nilai reaksi kapasitatif sensor dari semua saluran sensing ke dalam julat dinamik sensing pengawal, hanya satu kapasitator rujukan piawai perlu ditetapkan, yang mempermudahkan kesulitan desain.

. Setiap jejak jam, data atau isyarat periodik tidak patut ditetapkan selari dengan dan disebelah jejak isyarat sensor. Garis isyarat ini sepatutnya segera ke jejak isyarat sensor, atau ditetapkan di kawasan lain PCB.

.

mendarat foil tembaga

Dalam perkenalan sebelumnya kepada PCB dua lapisan FR4, foil tembaga berdasar digunakan untuk mengisi kawasan selatan kosong PCB. Fol tembaga mendarat boleh membantu modul sentuhan untuk melindungi sumber bunyi luaran, dan juga boleh stabilkan kapasitas kandungan sirkuit sensor.

Namun, ada beberapa isu yang perlu diperhatikan secara awal bila menggunakan foil tembaga. Ini kerana foil tembaga mendarat meningkatkan kapasitas ahli sensor dan juga meningkatkan kemungkinan pengesan palsu disebabkan tetesan air.

Panduan Design Foil Copper Grounding:

. Ia dicadangkan untuk menggunakan foil tembaga berdasarkan mata bukannya foil tembaga berdasarkan kuat. Ia dicadangkan untuk menggunakan foil tembaga tanah 20% mata (lebar jejak 6 juta dan saiz mata 30 juta). Sudut foil tembaga mendarat patut ditetapkan ke 45°.

Jarak diantara sensor dan foil tembaga dibawah sepatutnya sekurang-kurangnya 0,5 mm, dan 0,75 mm dicadangkan.

. Lubang antara jejak isyarat sensor dan foil tembaga mendarat sepatutnya sekurang-kurangnya dua kali lebar jejak.

. Untuk PCB empat lapisan, jika jejak isyarat sensor pada lapisan ketiga lebih besar dari 10 cm, untuk mengurangkan muatan kapasitif jejak panjang, ia dicadangkan untuk tidak meletakkan foil tembaga berdasar di lapisan bawah.

. Jika beberapa bahan konduktif digunakan untuk papan penutup, ia dicadangkan untuk tidak meletakkan foil tembaga berdasar di atas lapisan.

. Jika sistem perasan kapasitif perlu berfungsi dalam persekitaran basah, ia dicadangkan untuk tidak meletakkan foil tembaga berdasar di lapisan atas.

Huraian fungsi asas sensor dan panduan

Elektrod sensor kapasitas merujuk pada plat elektrod konduktif yang digunakan untuk mengukur kapasitas jari. Ia disambung ke terminal input saluran pengawasan pengawal S-TouchTM. Elektrod sensor boleh dibuat ke dalam berbeza bentuk geometrik dan saiz untuk mempunyai fungsi dan aplikasi yang berbeza.

Butang sentuh

Fungsi asas butang sentuhan adalah untuk mengesan sama ada jari menyentuhnya. Pengawal S-TouchTM boleh mengukur kapasitasi elektrod pengawasan butang sentuhan. Jika jari relatif dekat dengan butang sentuhan, apabila perubahan kapasitas diukur melebihi ambang preset, kejadian sentuhan jari akan dikesan.

Butang sentuhan boleh dirancang dalam berbeza bentuk, seperti kuasa dua, bulatan, segitiga atau bentuk lain. Jika saiz PCB terbatas, bentuk butang patut dirancang untuk maksimumkan penggunaan ruang untuk menyediakan sensitiviti terbaik.

Untuk aplikasi yang ditutup dengan shell plastik akrilik 2-3 mm, disarankan untuk menggunakan elektrod pengesan kuasa dua dengan saiz minimum 10 x 10 mm. Disarankan saiz maksimum tidak melebihi 15 x 15 mm. Jika ia melebihi saiz ini, tidak hanya sensitiviti tidak boleh diperbaiki, tetapi juga sensitiviti bunyi meningkat.

Sentuh pelungsur

Fungsi asas pelungsur sentuhan adalah untuk mengesan kedudukan pelungsur jari dalam arah satu-dimensi.

Salah satu aplikasi biasa bagi pelungsur sentuhan adalah untuk kawalan volum. Dua kaedah boleh digunakan untuk melaksanakan pelungsur sentuhan: pelungsur keadaan sentuhan dan pelungsur meter nisbah.

Butang sentuhan kuasa dua ditetapkan secara dekat bersama-sama dalam tertib, yang boleh dirancang sebagai bar peluncuran keadaan sentuhan.

Apabila dikesan bahawa saluran sensor tertentu diaktifkan, kedudukan jari pada pelungsur sentuhan boleh ditentukan. Dalam contoh di atas, 5 sensor digunakan untuk mengesan 9 lokasi. Jika saluran S1 dan S2 menyala pada masa yang sama, ia bermakna kedudukan jari berada di kedudukan 2.

Untuk aplikasi yang ditutup dengan shell plastik akrilik 2- 3 mm, disarankan untuk menggunakan elektrod sensor dengan saiz minimum 10 x 10 mm. Nilai ruang yang disarankan antara sensor pelungsur ialah 0. 75 mm. Lubang antara dua elektrod sensor bersebelahan tidak sepatutnya melebihi 1 mm. Ini untuk memastikan apabila jari tepat dalam ruang, dua saluran sensor boleh dibuka pada masa yang sama.

Keuntungan penyelamat keadaan sentuhan adalah rancangan sederhana dan kestabilan tinggi dalam persekitaran bunyi. Namun, jika jumlah besar lokasi diperlukan, kaedah ini tidak boleh dilaksanakan kerana perlukan terlalu banyak saluran sensor.

Kaedah lain ialah menggunakan pelungsur metering proporsional. Kaedah ini tidak dilaksanakan dengan mengesan keadaan sentuhan pada setiap saluran sensor, tetapi dengan menentukan kedudukan jari berdasarkan perubahan tepat kapasitasi yang diukur oleh setiap saluran sensor. Apabila perubahan kapasitas yang tepat bagi setiap saluran perasan diukur, kedudukan tepat jari ditentukan dengan mengira nisbah.

Sentuhan jari di posisi di atas akan menyebabkan kapasitasi elektrod saluran tiga sensasi meningkat. Kerana perbezaan di kawasan yang dilindungi jari, nilai kapasitasi ditambah oleh setiap sensor juga berbeza. Kemudian, dengan memproses data kapasitasi mentah sensor, kedudukan mutlak jari pada pelungsur boleh dicapai.

touch spinner

Seperti bar slaid, rotator sentuhan juga dilaksanakan berdasarkan keadaan sentuhan dan kaedah pengukuran nisbah.

Pemutar yang melaksanakan kaedah keadaan sentuhan menentukan kedudukan jari dengan memeriksa keadaan setiap saluran pengawasan. Penukar, yang menggunakan kaedah pengukuran proporsional, menentukan kedudukan jari dengan mengukur kapasitas tepat setiap saluran pengiraan meningkat kerana sentuhan jari. Apabila jari berguling pada pemutar, ia menyebabkan kapasitasi beberapa saluran pengawasan meningkat. Kemudian, dengan menghitung nilai kapasitasi ditambah oleh saluran pengawasan ini, kedudukan tepat sentuhan jari boleh dihitung.

Kestabilan rotator sentuhan untuk pengesan sentuhan jari bergantung pada resolusi yang diperlukan dan bilangan saluran pengesan. Untuk putar sentuhan resolusi tinggi, lebih banyak saluran pengawasan mungkin perlu digunakan selain daripada hanya tiga saluran pengawasan.

Pertimbangan lain

Mengikuti arah desain asas ini untuk desain dan bentangan PCB boleh membuat aplikasi pengawasan kapasitif lebih dipercayai. Dalam rancangan PCB, faktor penting lain perlu dianggap, termasuk:

Tiada plat terapung/plat kutub di papan PCB. Kawasan kosong PCB boleh diisi dengan foil tembaga berdasarkan tanah atau dibiarkan kosong.

. PCB seharusnya dirancang sehingga nilai kapasitasi rujukan yang diperlukan adalah kurang dari 20 pF (nilai kapasitasi rujukan ditentukan semasa penyesuaian perkakasan), dan kapasitas tiap-tiap saluran seharusnya kurang dari 10 pF. Jika ia lebih besar daripada nilai ini, anda perlu mengubah beberapa bentangan as as, seperti mengurangi densiti foli tembaga mendarat, - mengembangkan jarak antara jejak/elektrod input pengawasan dan foil tembaga mendarat, mengurangi lebar jejak isyarat sensor, atau bahkan membuang foil tembaga mendarat. Jika nilai maksimum kapasitasi input pengawasan melebihi 10 pF, anda perlu guna kapasitator penyesuaian untuk seting yang sepadan.

. Cuba mengawal perbezaan dalam kapasitas yang ada antara setiap saluran pengawasan dalam 10 pF (perbezaan ini boleh diukur semasa penyesuaian perkakasan). Jika ia melebihi 10 pF, perlu mengurangi ketidakpadanan antara panjang jejak dan saiz elektrod sensor untuk bentangan semula untuk mengurangi perbezaan.

. Pasang pemberontak siri dalam garis SDA dan SCL I2C untuk menapis gangguan bunyi disebabkan oleh kawat kawat yang menyambung papan induk dan modul sentuhan, atau gangguan dari bunyi kuasa yang boleh menyebabkan gangguan isyarat I2C.