Новости PCB - Руководство по компоновке PCB конденсаторного сенсорного контроллера

Настоящая заявка предназначена для предоставления рекомендаций по проектированию и компоновке различных PCB (печатных плат) (например, FR4, гибких PCB или ITO - панелей), используемых в конденсаторных сенсорных конструкциях S - TouchTM. Среди доступных на рынке базовых плат PCB FR4 является наиболее распространенным. FR4 представляет собой армированную стекловолокном эпоксидную пластину, которая может быть однослойной или многослойной PCB.

Когда размер сенсорного модуля ограничен, использование однослойного PCB не всегда возможно, и обычно используется четырехслойный или двухслойный PCB. Мы представим руководство по макету PCB на примере наиболее часто используемых двухслойных PCB.

Дизайн и расположение PCB

В двухуровневом PCB такие компоненты, как сенсорный контроллер S - TouchTM, расположены на дне пластины PCB, а электроды датчика расположены на верхнем уровне PCB.

Конденсатор согласования настроек, необходимый для каждого канала датчика, может быть размещен непосредственно на дне электрода датчика. Следует отметить, что сенсорный контроллер S - TouchTM размещен на нижнем уровне и должен быть уверен, что на соответствующем верхнем уровне нет сенсорных электродов. Пустые участки верхнего и нижнего слоев могут быть заполнены сетчатой медной фольгой.

Правила проектирования

Первый уровень (верхний)

Электроды датчика расположены на верхнем уровне PCB (верхняя часть PCB закреплена с панелью покрытия). Для повышения чувствительности рекомендуется использовать индукционные электроды размером 10 x 10 мм. Можно использовать индукционные электроды меньшего размера, но чувствительность снижается. В то же время рекомендуется, чтобы размер индукционного электрода не превышал 15 x 15 мм. Если индукционный электрод превышает этот размер, это не только снижает чувствительность, но и повышает восприимчивость к шуму.

Пустую область можно заполнить заземленной медной фольгой (ширина линии следа 6 м, размер сетки 30 м).

Верхний слой может использоваться для прокладки линии общественного сигнала (за исключением линии сигнала датчика). Сигнальный след датчика должен быть, насколько это возможно, проложен на дне.

Расстояние между индукционным электродом и заземленной медной фольгой должно быть не менее 0,75 мм.

Второй слой (снизу)

Контроллеры S - TouchTM и другие пассивные компоненты должны быть спроектированы и размещены на нижнем уровне.

Следы сигналов датчиков будут расположены на нижнем уровне. Не прокладывайте линию сигнала датчика одного канала под сенсорным электродом другого сенсорного канала.

Пустую область можно заполнить заземленной медной фольгой (ширина линии следа 6 м, размер сетки 30 м).

Расстояние между линией сигнала датчика и заземленной медной фольгой должно быть не менее чем в два раза больше ширины линии сигнала датчика.

Для уменьшения помех следует максимально увеличить расстояние между двумя индуктивными электродами / индуктивными линиями сигнала. Там, где это возможно, между двумя индукционными электродами / индукционными сигнальными линиями добавляется заземленная медная фольга.

Длина линии сигнала датчика не требует точно такой же длины. Благодаря использованию соответствующих настраиваемых конденсаторов можно сбалансировать входную емкость между двумя каналами. Однако, когда пространство PCB позволяет, лучше использовать сигнальную линию датчика равной длины (размер электрода датчика также однородный). Таким образом, чтобы настроить сопротивление датчика во всех сенсорных каналах в динамическом диапазоне, измеренном контроллером, необходимо установить только стандартный эталонный конденсатор, который упрощает сложность проектирования.

Никакие часы, данные или периодические сигнальные линии не должны быть параллельны и примыкать к сигнальным линиям датчика. Эти сигнальные линии должны быть, насколько это возможно, перпендикулярны сигнальным следам датчика или расположены в других областях PCB.

Если часы, данные или любая линия периодического сигнала действительно требуют параллельной маршрутизации с линией сигнала датчика, они должны быть расположены на разных слоях и не должны перекрываться, а длина параллельной части линии сигнала должна быть как можно короче.

Заземленная медная фольга

В двухслойном FR4 PCB, описанном ранее, заземленная медная фольга используется для заполнения пустой площади поперечного сечения PCB. Заземленная медная фольга может помочь сенсорному модулю защитить внешний источник шума, а также стабилизировать внутреннюю емкость сенсорной схемы.

Однако при использовании заземленной медной фольги есть несколько вопросов, требующих внимания заранее. Это связано с тем, что заземленная медная фольга увеличивает внутреннюю емкость датчика, а также увеличивает вероятность обнаружения ошибок из - за капель воды.

Руководство по проектированию заземленной медной фольги:

. Рекомендуется использовать медную фольгу с сетчатым заземлением, а не медную фольгу с твердым заземлением. Рекомендуется использовать заземленную медную фольгу с 20 - процентной сеткой (ширина 6 - метровой линии и размер 30 - метровой сетки). Угол заземленной медной фольги должен быть установлен на 45°.

. Расстояние между датчиком и заземленной медной фольгой должно составлять не менее 0,5 мм, а рекомендуется 0,75 мм.

Разрыв между линией сигнала датчика и заземленной медной фольгой должен быть не менее чем в два раза больше ширины линии.

Для четырехслойных ПХБ, если линия сигнала датчика на третьем уровне превышает 10 см, рекомендуется не укладывать заземленную медную фольгу на нижнем уровне, чтобы минимизировать конденсаторную нагрузку на длинную линию.

. Если в покрытии используются некоторые проводящие материалы, рекомендуется не укладывать заземленную медную фольгу на верхнем этаже.

Если конденсаторная сенсорная система должна работать во влажной среде, рекомендуется не укладывать заземленную медную фольгу на верхнем этаже.

Инструкции и инструкции по основным функциям датчиков

Электроды конденсаторных датчиков - проводящие пластины, используемые для измерения емкости пальцев. Он подключен к входному концу сенсорного канала контроллера S - TouchTM. Электроды датчиков могут быть изготовлены в различных геометрических формах и размерах для различных функций и применений.

Кнопка касания

Основная функция сенсорной кнопки - проверить, есть ли прикосновение пальца. Контроллер S - TouchTM может измерять емкость сенсорного электрода сенсорной кнопки. Если палец находится относительно близко к кнопке прикосновения, то, когда измеренное изменение емкости превышает заданный порог, происходит прикосновение пальца.

Кнопки прикосновения могут быть сконструированы в различных формах, таких как квадрат, круг, треугольник или другие формы. Если размер PCB ограничен, форма кнопки должна быть спроектирована таким образом, чтобы максимально использовать пространство для обеспечения оптимальной чувствительности.

Для применения с покрытием 2 - 3 мм акриловой пластиковой оболочки рекомендуется использовать квадратные индукционные электроды минимального размера 10 x 10 мм. Рекомендуется максимальный размер не более 15 x 15 мм. При превышении этого размера не только чувствительность не может быть повышена, но и чувствительность к шуму будет увеличена.

Потрогать ползунок

Основной функцией сенсорного ползунка является обнаружение положения скольжения пальца в одномерном направлении.

Одним из типичных применений сенсорного ползунка является контроль громкости. Потрогать ползунок можно двумя способами: потрогать ползунок состояния и ползунок шкалы.

Квадратные сенсорные кнопки тесно расположены в порядке и могут быть спроектированы как скользящие полосы сенсорного состояния.

При обнаружении открытого сенсорного канала можно определить положение пальца на сенсорном ползунке. В приведенном выше примере пять датчиков используются для обнаружения девяти мест. Если каналы S1 и S2 открываются одновременно, это означает, что палец находится в положении 2.

Для применения с покрытием 2 - 3 мм акриловой пластиковой оболочки рекомендуется использовать электрод датчика минимального размера 10 x 10 мм. Рекомендуемое значение зазора между датчиками скольжения составляет 0,75 мм. Разрыв между двумя соседними сенсорными электродами не должен превышать 1 мм. Это необходимо для того, чтобы оба сенсорных канала могли открываться одновременно, когда пальцы рук находятся в зазоре.

Преимуществом слайда сенсорного состояния является его простая конструкция и высокая стабильность в шумной среде. Однако, если требуется большое количество позиций, метод не может быть реализован из - за необходимости слишком большого количества сенсорных каналов.

Другим способом является использование пропорционального измерения ползунков. Этот метод достигается не путем обнаружения сенсорного состояния на каждом канале датчика, а путем определения положения пальца на основе точных изменений емкости, измеренных каждым каналом датчика. При измерении точных изменений емкости каждого сенсорного канала точное положение пальца определяется путем расчета соотношения.

Прикосновения пальцев в вышеуказанных местах приведут к увеличению емкости электродов трех сенсорных каналов. Из - за различной площади, покрытой пальцами, значение дополнительной емкости каждого датчика также различно. Затем, обрабатывая исходные данные емкости датчика, можно получить абсолютное положение пальца на ползунке.

Сенсорная подстройка

Как и скользящая полоса, сенсорный вращатель также реализуется на основе метода измерения сенсорного состояния и соотношения.

Миниатюры, использующие метод сенсорного состояния, определяют положение пальцев, проверяя состояние каждого сенсорного канала. Ротор использует метод пропорционального измерения, чтобы определить положение пальца путем измерения точной емкости каждого индукционного канала, который увеличивается из - за прикосновения пальца. Когда палец катится по вращающемуся устройству, это приводит к увеличению емкости нескольких индукционных каналов. Затем, вычисляя значения емкости, сложенные этими сенсорными каналами, можно рассчитать точное положение прикосновения пальца.

Стабильность сенсорного вращателя, используемого для сенсорного обнаружения пальцев, зависит от необходимого разрешения и количества сенсорных каналов. Для сенсорных вращателей с высоким разрешением может потребоваться больше сенсорных каналов, чем только три.

Другие меры предосторожности

Соблюдение этих основных руководящих принципов проектирования и компоновки PCB может сделать применение конденсаторных датчиков более надежным. При проектировании PCB следует учитывать другие важные факторы, в том числе:

. На пластине PCB нет поплавка / пластина. Пустая область PCB может быть заполнена заземленной медной фольгой или оставлена пустой.

PCB должен быть сконструирован таким образом, чтобы требуемая опорная емкость была меньше 20 pF (эталонная емкость определяется при настройке оборудования), а внутренняя емкость каждого канала должна быть меньше 10 pF. Если это значение больше, необходимо изменить некоторые основные макеты, такие как снижение плотности заземленной медной фольги, Увеличить расстояние между индуктивным входным следом / электродом и заземленной медной фольгой, уменьшить ширину сигнального следа датчика или даже удалить заземленную медную фольгу. Если максимальное значение индукционной входной емкости превышает 10 pF, необходимо использовать настроенный конденсатор для настройки соответствия.

Попытайтесь контролировать разницу в собственной емкости между каждым сенсорным каналом в пределах 10 pF (разница может быть измерена во время настройки оборудования). Если он превышает 10 pF, необходимо уменьшить несоответствие между длиной линии следа и размером электрода датчика, чтобы изменить макет, чтобы минимизировать разницу.

Установка последовательных резисторов в линиях I2C SDA и SCL для фильтрации шумовых помех, вызванных пучком проводов, соединяющих материнскую плату и сенсорный модуль, или помех от шума питания, которые могут привести к искажению сигнала I2C.