电容式触摸按键解决方案模板
浅谈电容触摸技术的各类解决方案
浅谈电容触摸技术的各类解决方案摘要：各类家电的操作器普遍采用触摸按键的方式对设备进行控制，在抗干扰以及响应速度上有不错的表现，结构上不易损坏，而且也有整体性的外观亮点。
其中电容式触摸按键响应快被广泛使用，本文针对电容触摸方式探讨了各公司提出和设计的电容触摸按键解决方案以及设计所需注意事项。
关键词：电容；触摸按键；Brief discussion on various solutions of capacitive touch technology（TCL Air Conditioner（ZhongShan）Co.,Ltd, 528400）Abstract:The operators of all kinds of household appliances generally use touch keys to control the equipment, in the anti-interference and response speed has a good performance, the structure is not easy to damage, but also has the overall appearance of bright spots. Capacitive touch key response is widely used. This paper discusses the capacitive touch key solutions proposed and designed by various companies and the matters needing attention in design.Key words: capacitance; Touch key;引言电容传感器可以解决许多不同类型的传感和测量问题。
它们能够被集成到一个印刷电路板或一个微芯片中，并且具有非常优秀的精确性，对温度良好的稳定性，以及很少的耗电量。
电容触摸方案
三、方案详述
1.合法合规性
（1）严格遵守国家关于电子信息产品的相关法规及标准；
（2）选用环保材料，确保产品对人体及环境无害；
（3）符合RoHS指令要求，降低有害物质含量；
（4）进行可靠性测试，确保产品在正常使用条件下的性能稳定。
2.技术选型与设计
（1）触摸技术：采用高性能、多点触控的电容触摸技术；
（2）采用高精度生产设备，提高生产效率；
（3）加强生产过程控制，降低不良率；
（4）成品检测：确保产品符合设计方案。
四、实施策略
1.组建专业的项目团队，明确各成员职责；
2.编制详细的设计文档，指导设计工作；
3.开展技术选型、设计优化、算法优化等工作；
4.组织生产制造，确保产品质量；
5.进行产品测试，验证方案效果；
6.持续优化，提升产品性能。
五、风险评估与应对措施
1.技术风险：关注行业动态，及时更新技术方案；
2.合规风险：与政府部门保持沟通，确保方案合法合规；
3.市场风险：深入了解市场需求，适时调整产品策略；
4.生产风险：加强生产过程控制，提高生产效率。
六、总结
本方案旨在为某电子产品提供一整套合法合规、性能优越的电触触摸解决方案，满足市场需求，提升用户体验。在实施过程中，需密切关注各方面风险，确保项目顺利进行。通过本方案的实施，将为产品带来更高的市场竞争力，满足用户需求。
1.确保电容触摸技术的合法合规性，遵循相关法规和标准；
2.提高触摸屏的灵敏度、准确性和稳定性；
3.提升用户体验，降低误触率；
4.优化触摸屏结构设计，降低成本。
三、方案内容
1.合法合规性
（1）遵循国家相关法规和标准，如《电子信息产品污染控制管理办法》等；
电容式触摸按键布线
电容式触摸按键布线分享1）:电容式触摸按键特点及应用与传统的机械按键相比，电容式触摸感应按键不仅美观时尚而且寿命长，功耗小，成本低，体积小，持久耐用。
它颠覆了传统意义上的机械按键控制，只要轻轻触碰，他就可以实现对按键的开关控制，量化调节甚至方向控制，现在电容式触摸感应按键已经广泛用于手机，DVD,电视，洗衣机等一系列消费类电子产品中！2）:电容式触摸按工作基本原理所谓感应式触摸按键，并不是要多大的力量去按，相反，力量大和小的效果是一样的，因为外层一般是一块硬邦邦的塑料壳。
具体就电容式而言，是利用人手接触改变电容大小来实现的，通俗点，你手触摸到哪个位置，那里的电容就会发生变化，检测电路就会检测到，并将由于电容改变而带来的模拟信号的改变转化为数字信号的变化，进行处理！3）: 电容式触摸按电容构成及判断PCB材料构成基本电容，PCB上大面积的焊盘（触摸按键）与附近的地构成的分布电容，由于人体电容的存在，当手指按上按键后，改变了分布电容的容量(原来的电容并上了人体电容)，通过对PAD构成的分布电容充放电或构成振荡电路，再检测充放电的时间，或者振荡频率，脉冲宽度等方式可以检测电容容量的变化，继而可判断按键是否被按下。
电容式触摸按键布板要求1）: PCB板的电容构成因素：PCB板中电容构成因素如右图：其中代表PCB板最终生成电容代表空气中的介质常数代表两板电介质常数代表两极板面面积代表两板距离2）: PCB板的布局电容式感应触摸按键实际只是PCB上的一小块覆铜焊盘，当没有手指触摸时，焊盘和低型号产生约5—10PF的电容值，我们称之为“基准电容”故为了PCB设计尽量达到这值，PCB需要进行更好设计！如下图：虽然触摸按键最终的效果可能与其他一些因素还有很多直接或间接的关系，但做为PCB的绘制人员，我们因该尽量保证我们所绘制的PCB效果达到最佳（及控制好触摸按键的中的基准电容值）PCB布板至关重要，因为PCB构成的电容容量极小,而且必须要尽量控制等效电容，不能过大，因为人体电容也是极小的（数pF），不同的人之间差异也比较大，而触摸按键的灵敏度就在于手指接触按键前后PAD电容量的差异，而且这么小的电容充放电极易受到干扰，所以布线的关键两点就是：1、控制电容量2、避免干扰影响电容容量的因素是极板的面积和极板间的介质材料，在实际应用中人体是不太可能直接接触PCB的，所以PCB与按键接触面必须有覆盖层，在触摸按键应中影响容量的因素有：1、 PAD的面积与铺地间的距离以及铺地的面积2、 PAD上的覆盖层的厚度和材质（介质）3、 PCB的厚度和材质对应的策略如下：1、 PAD的面积应尽量接近手指接触按键的有效面积。
电容式触摸感应按键技术原理及应用
电容式触摸感应按键技术原理及应用电容式触摸感应按键技术原理及应用2010-05-26 12:45:02| 分类：维修| 标签：|字号大中小订阅市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键，以取代传统的机械式按键。
针对此趋势，Silicon Labs公司推出了内置微控制器(MCU)功能的电容式触摸感应按键(Capacitive Touch Sense)方案。
电容式触摸感应按键开关，内部是一个以电容器为基础的开关。
以传导性物体（例如手指）触摸电容器可改变电容，此改变会被內置于微控制器内的电路所侦测。
电容式触摸感应按键的基本原理◆Silicon Labs 现提供一种可侦测因触摸而改变的电容的方法电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。
如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。
如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。
所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。
具体测量的方式有二种：(一)可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。
如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。
(二)也可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。
如果开关被按压，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。
Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器(MCU)系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。
而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。
◆以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。
与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是(3+N)电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。
电容触摸按键设计
在目前市场上可提供的PCB（印刷电路板）基材中，FR4是最常用的一种。
FR4是一种玻璃纤维增强型环氧树脂层压板，PCB可以是单层或多层。
在触摸模块的尺寸受限的情况下，使用单层PCB不是总能行得通的，通常使用四层或两层PCB。
在本文中，我们将以最常用的两层PCB为例来介绍PCB布局，意在为S-Touch TM电容触摸感应设计所用的各种PCB （如FR4、柔性PCB或ITO面板）的结构和布局提供设计布局指导。
PCB设计与布局在结构为两层的PCB中，S-Touch TM触摸控制器和其他部件被布设在PCB的底层，传感器电极被布设在PCB的顶层。
每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。
需要指出的是，S-Touch TM触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布设有任何传感器电极。
顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。
图 2.1 两层 PCB 板的顶层图 2.2 两层 PCB 板的底层设计规则第1 层（顶层）•传感器电极位于PCB的顶层（PCB的上端与覆层板固定在一起）。
为提高灵敏度，建议使用尺寸为10 x 10 毫米的感应电极。
可以使用更小尺寸的感应电极，但会降低灵敏度。
同时，建议感应电极的尺寸不超过15 x 15 毫米。
如果感应电极超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。
•空白区域可填充接地铜箔（迹线宽度为6 密耳，网格尺寸为30 密耳）。
•顶层可用来布设普通信号迹线（不包括传感器信号迹线）。
应当尽可能多地把传感器信号迹线布设在底层。
•感应电极与接地铜箔的间距至少应为0.75 毫米。
第2 层（底层）•S -Touch TM控制器和其它无源部件应该设计布局在底层。
•传感器信号迹线将被布设在底层。
不要把一个通道的传感器信号迹线布设在其他传感通道的感应电极的下面。
•空白区域可填充接地铜箔（迹线宽度为6 密耳，网格尺寸为30密耳）。
•传感器信号迹线与接地铜箔的间距应当至少是传感器信号迹线宽度的两倍。
电容式触摸按键解决方案
电容式触摸按键解决方案一、方案简介在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中,触摸按键已被广泛采用.由于其具有方便易用,时尚和低成本的优势,越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键.触摸按键方案优点:1、没有任何机械部件,不会磨损,无限寿命,减少后期维护成本.2、其感测部分可以放置到任何绝缘层〔通常为玻璃或塑料材料〕的后面,很容易制成与周围环境相密封的键盘.以起到防潮防水的作用.3、面板图案随心所欲,按键大小、形状任意设计,字符、商标、透视窗等任意搭配,外型美观、时尚,不褪色、不变形、经久耐用.从根本上解决了各种金属面板以与各种机械面板无法达到的效果.其可靠性和美观设计随意性,可以直接取代现有普通面板〔金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘〕,而且给您的产品倍增活力！4、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口,满足各种产品接口需求.二、原理概述如图1所示在PCB上构建的电容器,电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块"覆铜焊盘〞,触摸按键与周围的"地信号〞构成一个感应电容,当手指靠近电容上方区域时,它会干扰电场,从而引起电容相应变化.根据这个电容量的变化,可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键.接地板通常放置在按键板的下方,用于屏蔽其它电子产品产生的干扰.此类设计受PCB 上的寄生电容和温度以与湿度等环境因素的影响,检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整.基准电容值由特定结构的PCB产生,介质变化时,电容大小亦发生变化.图1 PCB上构建开放式电容器示意图三、方案实现该系列电容式触摸按键方案,充分利用触摸按键芯片内的比较器特性,结合外部一个电容传感器,构造一个简单的振荡器,针对传感器上电容的变化,频率对应发生变化,然后利用内部的计时器来测量出该变化,从而达到响应触摸功能的实现.该芯片内部本身集成了电容式触摸传感模块,可以做到一个I/O口对应一个按键,外围电路简洁、无需外部组件的情况下即可通过片上振荡器和电容式触摸感应IO实现触摸按键接口；1.8-3.6V宽电压工作X围,支持电池供电.超低功耗触摸按键待机电流消耗可低至1uA、最大工作电流0.8mA;MCU内部的数控振荡器<DCO>,可提供高达16MHz的频率,能在1uS时间内激活并实现稳定工作.MCU上电启动自动校准,生产、测试过程简单；可支持按钮、滑块、滚轮以与近距离传感器；适用于5mm以内的任何绝缘材料、如玻璃、陶瓷、塑料等；灵敏度可调节,具有很高的调节性；具有先进的防干扰措施,防止按键误动作,全自动补偿,不受环境温湿度影响.通讯接口多样性：提供IIC、SPI、UART等接口.图2 方案示意图四、触摸按键原理图图3 子机21键触摸按键方案原理图五、实物图片图4 无绳子机21键PCB六、电路板布局注意事项：1．将电路连接到触摸板由于电线会增加基准电容,因此应尽量缩短触摸板的连接线.由于弯曲可能影响整个电容变化,连接线应尽可能保持稳定的形状,这点同样非常重要.由于触摸板驱动电路本身具有高阻抗,因此应避免将高速或大电流驱动电线靠近触摸板电线.1.触摸板的形状和大小可使用标准实体填充的圆形或方形按键板. 可在按键板上钻孔以便提供背光,这不会影响电容性能. 按键板周围通常是接地区域. 可以使用网状和实体填充. 与接地区域的间隙通常为按键板尺寸的1/20. 如果使用10mm的按键板,则适合使用0.5mm的间隙〔请参见图5〕.图5 触摸板的大小和形状在滚动条应用中,按键板应紧密地封装在一起. 在此情况下,未使用的相邻按键板将通过器件接地.这将在活动按键板周围形成动态接地平面.通常,按键板尺寸越大,其敏感度就越高.该限制是当手指无法覆盖按键板区域时,增加按键板尺寸并不会产生更好的效果.按键板与接地平面之间的间隙也会影响其敏感度.在滚动条应用中,按键板不能太大,这一点很重要. 普通手指应能覆盖一个半大小的触摸板.2.PCB厚度与非活动表面接地由于电容器传感器板通常放置在其它电子器件的顶部,这有助于将地线排在PCB的下侧,使传感器能够屏蔽下方电子器件产生的辐射噪声.如果采用FR4材料,PCB的厚度对传感器影响不大. 若采用柔性PCB材料,如聚酰亚胺薄膜<Kapton>,那么材料越薄,下方的接地板就更靠近传感器按键的表面,且可能干扰其电容性能. 通过使用40%或更小的网状接地可以减小耦合区域,从而能够降低此影响.七、覆盖1．覆盖材料选择覆盖材料时须考虑两大因素：电容耦合性能〔介电常数〕静态击穿特性表1显示了一些常用材料的介电常数：材料的介电常数越高,手指与传感器板之间的电容耦合性能就越佳.除空气和某些木头外,上述材料非常适合用作覆盖材料.由于空气具有较低的电容耦合特征,因此应尽量不要在传感器板与覆盖材料之间留有空隙.空隙还可能聚集水分,当温度突然改变时这些水分可能凝聚到传感器表面. 请参阅8.3 Section了解有关粘合和填充复合材料的信息.表2显示通过覆盖一些常用材料,可避免出现12kV损坏的最小厚度：要增强ESD保护,可添加一层聚酰亚胺薄膜,这可以大幅提高覆盖层的击穿容限.2. 覆盖层厚度与敏感度对比覆盖层厚度通常与敏感度成反比,也成反向指数关系.诸多因素可能影响电容传感板的敏感度：按键板尺寸覆盖层材料与其厚度感应方法增益〔包括IIR滤波器增益和时钟速度〕3.粘合和其它填充复合材料在大多数应用中,传感器电极与覆盖层材料之间应密封耦合.设计人员可以在填充表中选择以机械方式还是粘合方式将覆盖层材料按压在PCB板上.选择粘合剂时须考虑两大因素：材料不得携带电荷并且不得影响电容性能〔因此,它应当为绝缘体〕.材料不会吸收水分.3M™ 467MP和468MP高性能丙烯酸双面胶带具有4.2mil 58磅涂有聚乙烯的牛皮卡纸,是此应用的理想选择.技术支持：胡立忠：0752-*******转816 ：0752-*******：402290722八、通讯协议描述：3.通讯总线：a.工业标准NXP I2C 总线协议.b.本部件工作在SLA VE模式.c.可支持最大速率：400Kbps.d.本部件I2C地址〔7位〕0x6E.*MASTER读数据指时序：Start->发写命令〔0xDC〕->等待应答->写字节偏移地址<0x00>< 本方案直接从0X00开始读数据>->等待应答-> Stop->Start->发读命令<0xDD>->等待应答->读数据->非应答->Stop其它指令请参考标准I2C协议,不再详述.2．中断Pin置低：检测到按键,从0x00地址开始读4个字节按键数据.置高：无任何按键被检查到.3.I2C寄存器定义所有寄存器初始值：0x00Bit置1：对应按键按下.Bit置0：对应按键释放.DECT彩屏子机触摸按键图片数字无绳子机21键键值对应表：V oIP+DECT+MID方案触摸按键图片VoIP座机按键丝印板图座机按键键值对应表：。
YS801A电容式感应触摸芯片应用设计解决方案
电容式触摸感应检测按键是近年来迅速发展起来的一种新型按键。
它可以穿透绝缘材料外壳(玻璃、塑料等)，它没有传统金属触摸人体直接接触金属片而带来的安全隐患，也没有传统轻触按键的机械触点寿命缺陷。
电容式感应按键做出来的产品防水，防尘，可靠耐用，美观时尚，便于生产安装以及维护。
原理触控焊盘自身存在一个分布电容。
当手指或者其它物体接近触控焊盘时，触控焊盘周围的环境（地）改变，导致其分布电容发生变化。
这种变化由触控芯片内部的专用电路转换成频率信号后，交给芯片内部软件处理，而后作出相应的控制动作。
特性支持 1 个感应按键支持 I/O 口开漏输出指示按键触发状态高效的 RF 噪音抑制能够防水自动基线跟踪和自校准简单的灵敏度调节，只需调整一个外部电容（CR）即可低功耗电源电压 2.8-5.5V封装为 SOT23-6L应用：用于替代按键数量少的机械按键的方案。
管脚定义及说明管脚图管脚说明电气特性极限参数供电电压............................V SS -0.3V~V SS +6.0V 端口输入电压........................V SS -0.3V~V DD +0.3V 存储温度..................................-50˚C~125˚C工作温度...................................-40˚C~85˚CIOL 总电流..................................80mAIOH 总电流..................................80mA总功耗......................................500mW注：这里只强调额定功率，超过极限参数所规定的范围将对芯片造成损害，无法预期芯片在上述标示范围外的工作状态，而且若长期在标示范围外的条件下工作，可能影响芯片的可靠性。
电容式触摸感应按键技术及常见问题解决办法
电容式触摸感应按键技术及常见问题解决办法浅谈电容式触摸感应按键技术及常见问题解决办法市场上的消费电子产品已经开始逐步采用触摸感应按键，以取代传统的机械式按键。
针对此趋势，Silicon Labs公司推出了内置微控制器（MCU）功能的电容式触摸感应按键（Capa citive Touch Sense）方案。
电容式触摸感应按键开关，内部是一个以电容器为基础的开关。
以传导性物体（例如手指）触摸电容器可改变电容，此改变会被内置于微控制器内的电路所侦测。
图1：电容式触摸感应按键的基本原理一种可侦测因触摸而改变的电容的方法电容式触摸感应按键的基本原理就是一个不断地充电和放电的张弛振荡器。
如果不触摸开关，张弛振荡器有一个固定的充电放电周期，频率是可以测量的。
如果我们用手指或者触摸笔接触开关，就会增加电容器的介电常数，充电放电周期就变长，频率就会相应减少。
所以，我们测量周期的变化，就可以侦测触摸动作。
具体测量的方式有二种：（一）可以测量频率，计算固定时间内张弛振荡器的周期数。
如果在固定时间内测到的周期数较原先校准的为少，则此开关便被视作为被按压。
（二）也可以测量周期，即在固定次数的张弛周期间计算系统时钟周期的总数。
如果开关被按压，则张弛振荡器的频率会减少，则在相同次数周期会测量到更多的系统时钟周期。
Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器（MCU）系列，可通过使用芯片上比较器和定时器实现触摸感应按键功能，连接最多23个感应按键。
而且无须外部器件，通过PCB走线/开关作为电容部分，由内部触摸感应按键电路进行测量以得知电容值的变化。
图2：Silicon Labs推出的C8051F9xx微控制器（MCU）系列以Silicon Labs的MCU实现触摸感应按键利用Silicon Labs其它MCU系列，仅需搭配无源器件，即可实现电容式触摸感应按键方案。
与C8051F93x-F92x方案相比，唯一所需的外部器件是（3+N）电阻器，其中N是开关的数目，以及3个提供反馈的额外端口接点。
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电容式触摸按键解
决方案
电容式触摸按键解决方案
一、方案简介
在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中，触摸按键已被广泛采用。
由于其具有方便易用，时尚和低成本的优势，越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键。
触摸按键方案优点:
1、没有任何机械部件，不会磨损，无限寿命，减少后期维护成本。
2、其感测部分能够放置到任何绝缘层（一般为玻璃或塑料材料）的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘。
以起到防潮防水的作用。
3、面板图案随心所欲，按键大小、形状任意设计，字符、商标、透视窗等任意搭配，外型美观、时尚，不褪色、不变形、经久耐用。
从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。
其可靠性和美观设计随意性，能够直接取代现有普通面板（金属键盘、薄膜键盘、导电胶键盘），而且给您的产品倍增活力！
4、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口，满足各种产品接口需求。
二、原理概述
如图1所示在PCB上构建的电容器，电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”，触摸按键与周围的“地信号”构成一个感
应电容，当手指靠近电容上方区域时，它会干扰电场，从而引起电容相应变化。
根据这个电容量的变化，能够检测是否有人体接近或接触该触摸按键。
接地板一般放置在按键板的下方，用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。
此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响，检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。
基准电容值由特定结构的PCB产生，介质变化时，电容大小亦发生变化。
图1 PCB上构建开放式电容器示意图
三、方案实现
该系列电容式触摸按键方案，充分利用触摸按键芯片内的比较器特性，结合外部一个电容传感器，构造一个简单的振荡器，针对传感器上电容的变化，频率对应发生变化，然后利用内部的计时器来测量出该变化，
从而达到响应触摸功能的实现。
该芯片内部本身集成了电容式触摸传感模块，能够做到一个I/O口对应一个按键，外围电路简洁、无需外部组件的情况下即可经过片上振荡器和电容式触摸感应IO实现触摸按键接口；
1.8-3.6V宽电压工作范围，支持电池供电。
超低功耗触摸按键待机电流消耗可低至1uA、最大工作电流0.8mA;
MCU内部的数控振荡器(DCO)，可提供高达16MHz的频率，能在1uS 时间内激活并实现稳定工作。
MCU上电启动自动校准，生产、测试过程简单；
可支持按钮、滑块、滚轮以及近距离传感器；
适用于5mm以内的任何绝缘材料、如玻璃、陶瓷、塑料等；
灵敏度可调节，具有很高的调节性；
具有先进的防干扰措施，防止按键误动作，全自动补偿，不受环境温湿度影响。
通讯接口多样性：提供IIC、SPI、UART等接口。
图2 方案示意图
四、触摸按键原理图
图3 子机21键触摸按键方案原理图。