PCB Haberleri - Kapacitiv dokunma denetleyici PCB düzenleme rehberi

Bu uygulama notu, S-TouchTM kapasitetli dokunma sensyonu tasarımında kullanılan çeşitli PCB (yazılmış devre tahtaları) (FR4, fleksibil PCB veya ITO panelleri) yapımı ve düzenlemesi için tasarlama düzenleme yöntemini sağlamak amacıdır. Şu anda pazarda bulunan PCB substratlarının arasında, FR4 en sık kullanılan biridir. FR4 cam fiber güçlendirilmiş epoksi resin laminatı ve PCB tek katı veya çoklu katı PCB olabilir.

Dokunma modülinin ölçüsü sınırlı olduğunda, her zaman tek katı PCB kullanabilir ve genellikle dört katı veya iki katı PCB kullanılır. En sık kullanılan iki katı PCB kullanarak PCB düzenleme rehberlerini örnek olarak tanıştıracağız.

PCB tasarımı ve düzeni

İki katı PCB'de S-TouchTM dokunuş kontrolörü ve diğer komponentler PCB tahtasının alt katında ayarlanır ve sensor elektrodi PCB'nin üst katında ayarlanır.

Her sensör kanalı için gereken eşleşme kapasitörü düzenlenebilir. Sensor elektrodasının altı katına doğrudan ayarlanabilir. S-TouchTM dokunuş kontrolörünün altı kattaki düzenlenmesini belirtmeli ve doğru düzenleyen üst kattaki sensör elektrodunun düzenlenmesini sağlamalı. Üst ve aşağı katlardaki boş bölgeler acı tabanlı bakır yağmurla doldurulabilir.

Kuralları tasarla

İlk katı (üst katı)

Sensor elektroda PCB'nin üst katı üzerinde bulundur (PCB'nin üst tarafı üst tarafından üst tarafından ayarlandı). Duyarlığı arttırmak için 10 x 10 mm boyutlu bir duyarlık elektrodasını kullanmak tavsiye edildi. Küçük boyutlu duyarlık elektrodasını kullanabilir ama duyarlığı azaltılacak. Aynı zamanda duygulama elektrodunun büyüklüğü 15 x 15 mm'den fazla olmaması tavsiye ediliyor. Eğer duygulama elektrodu bu büyüklüğü aştırsa, sadece duygularını azaltmayacak, aynı zamanda da gürültüsünü artırmayacak.

Boş alan topraklı bakra yağmurla dolulabilir (izler genişliği 6 mil ve ağ boyutu 30 mil).

En üst katı ortak sinyal izleri oluşturmak için kullanılabilir (sensor sinyal izleri dahil olmaz). Sensor sinyal izleri mümkün olduğunca altı katta koyulmalı.

Sensitif elektrodu ve yerleştirme bakır yağmuru arasındaki mesafe en azından 0,75 mm olmalı.

2. katı (alt)

S-TouchTM kontrolörü ve diğer pasif komponentler düzenlenmeli ve aşağı katta yerleştirilmeli.

Sensor sinyal izleri aşağı katta yerleştirilecek. Diğer duygulama kanallarının elektrodalarının altında bir kanal sinyal izlerini yollamayın.

Boş alan topraklı bakra yağmurla dolulabilir (izler genişliği 6 mil ve ağ boyutu 30 mil).

Sensor sinyal izleri ve yerleştirme bakır yağması arasındaki mesafe en azından sensör sinyal izlerinin genişliğinden iki kez daha fazlası olmalı.

Kısaca konuşmasını azaltmak için, iki sensing elektroda/sensing sinyal izleri arasındaki mesafe mümkün olduğunca arttırılmalı. Mümkün olduğunda, iki sensör elektroda/sensör sinyal izleri arasında temel bakır yağmuru ekle.

Sensor sinyal izlerinin uzunluğu tam olarak aynı uzunluğu olması gerekmiyor. Eşleştirme kapasitelerinin kullanımı yüzünden, iki kanal arasındaki giriş kapasitesi dengeleyebilir. Ancak PCB uzay izin verdiğinde, eşit uzunluğunun sensör sinyal izlerini kullanmak en iyidir (sensör elektrotlerin boyutu da üniformadır). Bu şekilde, kontrolör duygularının dinamik menzilinde tüm duyguların sensör kapasitetli reaksiyon değerlerini ayarlamak için sadece bir standart referans kapasitesi ayarlanması gerekiyor, bu tasarım zorluklarını kolaylaştırır.

Her saat, veri ya da periyodik sinyal izleri sensör sinyal izlerine paralel ve yakın yerleşmemeli. Bu sinyal çizgileri sensörün izlerine veya PCB'nin diğer bölgelerinde bulunan sinyal izlerine kadar perpendikül olmalı.

Eğer saat, veri ya da herhangi bir periyodik sinyal izleri sensörün sinyal izleri ile parallel yönlendirilmesi gerekiyorsa, farklı katlarda yerleştirilmeli ve üstlenememeli ve sinyal izlerin paralel parças ının uzunluğu mümkün olduğunca kısayılmalı.

toprak bakra yağmuru

İki katı FR4 PCB'nin önceki girişinde, PCB'nin boş bölgesel bölgesini doldurmak için tabanlı bakır yağmuru kullanıldı. Temel bakır yağmuru, dışarıdaki ses kaynağını korumaya yardım edebilir ve sensör devresinin içindeki kapasitesini de dengedebilir.

Ancak, temel bakra yağmurunu kullandığında önceden önce dikkat etmeli birkaç sorun var. Çünkü temel bakra yağmuru sensörün içerik kapasitesini arttırır ve suyun damarları yüzünden yanlış keşfetme olasılığını da arttırır.

Toplu Koper Foil Design Guide:

Tüm toprak toprak yağmalarını yerine acı topraklarını temizlemek tavsiye ediliyor. Yüzde 20'lik acı toprak bakra yağmuru kullanmayı öneriliyor (6 mil izle genişliği ve 30 mil acı boyutu). Temel bakra buğunun açısı 45° olarak ayarlanmalıdır.

Sensorun ve topraklı bakır yağmuru arasındaki mesafe en az 0,5 mm ve 0,75 mm önerilir.

Sensor sinyal izleri ve yerleştirme bakır yağmuru arasında en azından izlerin genişliğinden iki kez olmalı.

Dört katı PCB için, eğer üçüncü kattaki sensor sinyal izleri 10 cm'den daha büyük olursa, uzun izlerin kapasitetli yükünü azaltmak için, altı kattaki bakra yağmuru yerleştirmek öneriliyor.

Eğer bazı yönetici maddeler kilidi için kullanılırsa, üst katta toprak bakra yağmuru yerleştirmeyeceği tavsiye edilir.

Kapacitif sensing system needs to work in a humid environment, it is recommended not to lay grounded copper foil on the top layer.

Sensor temel fonksiyon tasvir ve rehberlik

Kapacitans sensörü elektrodu parmak kapasitesini ölçülemek için kullanılan yönetici bir elektroda tabağına referans ediyor. S-TouchTM denetleyici kanalının girdi terminal ile bağlanmıştır. Sensor elektrodaları farklı fonksiyonlar ve uygulamalar olmak için çeşitli geometrik şekillere ve boyutlara yaratabilir.

Dokunma düğmesi

Dokunma düğmesinin temel fonksiyonu, parmağın dokunması olup olmadığını keşfetmek. S-TouchTM kontrolörü dokunma düğmesinin duygulama elektrodasının kapasitesini ölçebilir. Eğer parmağın dokunma düğmesine relativ yaklaştığında, ölçülü kapasitet değişikliği ön ayarlama sınıfını a ştığında, parmağın dokunmasının oluşumu keşfedilir.

Dokunma düğmesi kare, daire, üçgeni veya diğer şekiller gibi çeşitli şekillerde tasarlanabilir. PCB büyüklüğü sınırlı ise, en iyi duygusallığı sağlamak için uzay kullanımını büyütmek için düğme biçimi tasarlanmalı.

2-3 mm akrilik plastik kabuğuyla kaplı uygulamalar için, en az 10 x 10 mm boyutlu kare duygulama elektrodasını kullanmak tavsiye ediliyor. Maksimum boyutunun 15 x 15 mm'den fazla olmamasını tavsiye ediliyor. Bu büyüklüğü a ştırsa, sadece duyguları geliştirilemez, fakat gürültü duyguları da arttırılır.

Slayter'e dokun

Dokunmatik sürücüsünün temel fonksiyonu, parmağın bir boyutlu yönde parmağın sürücüğü belirlemek.

Dokunmatik slaytörünün tipik uygulamalarından biri ses kontrolü için. Dokunmatik slaytörünü uygulamak için iki yöntem kullanılabilir: dokunmatik durum slaytörü ve ratio metre slaytörü.

Kare dokunma düğmeleri sıralamak için yakın bir araya ayarlanır ki, dokunma durumu düğmesi bar olarak dizayn edilebilir.

Belli bir sensör kanalı a çıldığını keşfettiğinde, dokunma sürücüsünün parmağının pozisyonu kararlanabilir. Yukarıdaki örnekte, 9 yeri keşfetmek için 5 sensör kullanılır. Eğer S1 ve S2 kanalları aynı zamanda açılırsa, bu parmağın pozisyonu 2'de olduğunu anlamına gelir.

2-3 mm akrilik plastik kabuğuyla kaplanmış uygulamalar için en az 10 x 10 mm boyutlu bir sensör elektrodasını kullanmak tavsiye ediliyor. Slayter sensörleri arasındaki boşluk değeri 0,75 mm. İki yakın sensör elektrodası arasındaki boşluk 1 mm a şmaması gerekiyor. Bu, parmağın tam boşlukta olduğunda, iki sensör kanalı aynı zamanda açılır.

Dokunmatik durumun sürücüsünün avantajı, sesli bir ortamda basit tasarım ve yüksek stabillik. Ancak, eğer birçok yer gerekirse, bu yöntem çok fazla sensor kanallarına ihtiyacı olduğu için uygulanamaz.

Başka bir yöntem, proporsyonal ölçü sürücüsünü kullanmak. Bu yöntem her sensör kanalı üzerinde dokunma durumunu keşfetmekle uygulanmıyor, ama her sensör kanalı tarafından ölçülen kapasitenin tam değişikliğine dayanan parmağın pozisyonunu belirleyerek. Her sensing kanalının tam kapasitesi değişiminin ölçülendiğinde, parmağın tam pozisyonu proporsyonu hesaplayarak belirlenir.

Yukarıdaki durumda parmak dokunulması üç sensin kanalı elektrodasının kapasitesini arttırır. Parmağın kaplı alandaki farklılığın sebebi, her sensör tarafından eklenmiş kapasitet değeri de farklıdır. Sonra, sensörün süt kapasitesi verilerini işleyerek, slider üzerindeki parmağın kesin pozisyonu alınabilir.

Dokunma dönücüsü

Slim bar gibi, dokunma dönüştürücü da dokunma durumu ve proporsyon ölçüm metodu üzerinde uygulanıyor.

Dokunma durumu yöntemini uygulayan spinner her duygulama kanalının durumunu kontrol eden parmağın durumunu belirliyor. Ölçülü ölçüm metodunu kullanan rotör parmağın pozisyonunu, parmağın dokunulması yüzünden her duygulama kanalının tam kapasitesini ölçüp arttırdığını belirliyor. Bir parmak döndüğünde, birkaç sensin kanalının kapasitesini arttırır. Sonra, bu duyulma kanalları tarafından eklenmiş kapasitet değerini hesaplarak parmak dokunumun tam pozisyonu hesaplanır.

Parmak dokunma deteksiyonu için dokunma dönüştürücünün stabiliyeti gerekli çözümler ve duyulma kanallarının sayısına bağlı. Yüksek çözünürlük dokunma dönüştürücüsü için sadece üç duygu kanalı yerine daha fazla duygu kanalları kullanılması gerekebilir.

Diğer düşünceler

PCB tasarımı ve düzenleme için bu temel tasarım rehberlerinin ardından kapasitetli duygulama uygulamalarını daha güvenilir yapabilir. PCB tasarımında, diğer önemli faktörler de dahil:

PCB masasında yüzücü tabak/poler tabak yok. PCB'nin boş bölgesi toprak bakra yağmurla doldurulabilir ya da boş kaldırılabilir.

PCB, gerekli referans kapasitesi değeri 20 pF'den az olması için tasarlanmalı (referans kapasitesi değeri donanım ayarlaması sırasında belirlenmiş), ve her kanalın içerikli kapasitesi 10 pF'den az olmalı. Eğer bu değerden daha büyük ise, bazı temel tasarımları değiştirmelisiniz, yani temel tasarımları, temel baker yağmurunun yoğunluğunu azaltmak gibi, Sensor sinyal izlerinin genişliğini azaltmak veya yerleştirme bakır yağmuru bile uzaklaştırmak. Eğer sensing girdi kapasitesinin maksimum değeri 10 pF'den fazla olursa, eşleştirme ayarları için ayarlama kapasitesini kullanmalısınız.

. 10 pF içerisindeki her sensin kanalı arasındaki kapasitenin farkını kontrol etmeye çalışın (bu farkı donanım ayarlaması sırasında ölçülebilir). Eğer 10 pF'den fazla olursa, farkı azaltmak için izler uzunluğu ve sensör elektrodu boyutunu yeniden düzenlemek için eşleşmeyi azaltmak gerekir.

I2C SDA ve SCL çizgilerinde seri dirençleri yerleştir. I2C sinyal bozukluğuna sebep olabilecek gürültü araştırmalarını filtr etmek için, anne çubuğu ve dokunma modulu ile bağlanmış gürültü araştırmalarını filtr etmek için.