触摸按键原理及设计要点
电容触摸按键原理
电容触摸按键原理
电容触摸按键是一种利用电容变化原理来实现开关操作的按钮。
它的原理是基于电容传感技术，通过感应用户手指的触摸来改变电容值，从而实现开关的变化。
这种按键通常由两层导电材料组成，内部是一块导电板，外部是一层绝缘材料。
当用户触摸按键时，手指的电荷会影响导电板的电荷分布，从而改变了电容值。
系统通过检测电容值的变化来判断按键的状态。
在操作过程中，用户触摸按键时，系统会感应到触摸并检测到电容值的变化。
系统会将这个变化与事先存储的参考值进行比较，从而确定按键的状态，例如按下或释放。
根据这个状态，系统会执行相应的操作。
相比于机械按键，电容触摸按键有许多优点。
首先，它没有机械部件，因此更加耐用，使用寿命更长。
其次，触摸感应非常灵敏，用户只需轻触按键即可触发操作。
此外，电容触摸按键具有平整的表面，易于清洁和维护。
电容触摸按键广泛应用于各种电子产品，如智能手机、平板电脑、家电等。
它们提供了一种方便、快捷的操作方式，并且使得设备更加美观和易于使用。
触摸按键原理及设计要点
触摸按键原理及设计要点
触摸按键的原理
在现代电子设备中，触摸按键可以被认为是一种非常重要的交互方式，它大大提高了人类和机器之间的交互体验。
触摸按键的原理是使用一个光
电继电器来控制外部设备的电源。
当按下触摸按键时，光电继电器会产生
一个短暂的电流，这个电流会激发外部设备的继电器，从而控制电源的开关。
触摸按键的设计要点
1.选用高品质的外壳材料。
触摸按键的外壳材料有很大的影响，它的
耐用性，强度，重量和抗紫外线性都会影响触摸按键的使用体验。
2.确定合适的排布方式。
触摸按键的排布对交互体验至关重要，排布
合理能够有效减少用户的操作负担，促进更高的交互效率。
3.选择高性能的光电继电器。
光电继电器是触摸按键的核心组件，它
的性能直接影响触摸按键的稳定性和可靠性。
4.优化触摸按键的交互体验。
在设计触摸按键时，应当注意交互方式
的细节，比如按键的阻尼效果，触摸面板的颜色和材质等。
5.有效保护电源线路。
触摸按键的电源线路通常比较复杂，应该采取
有效的措施来防止外界的干扰，例如接地，加屏，加射频滤波器等。
6.注意电磁兼容性。
触摸式感应按键的设计原理及指南
触摸式感应按键的设计原理及指南
一、触摸式感应按键的设计原理
触摸式感应按键（Touch Sensitive Buttons）是一种控制开关，通
常用于电子设备中，它是在按压按键时会产生电子信号，从而控制电子设
备的功能或者更改其设置参数。
这种按键的原理非常简单，通常由两个金
属层组成，其中一层为电极，用于获取输入信号并将其转换为电流信号，
另一层为另一个电极，用于将电流信号转换为电压信号，从而达到控制功
能的目的。
当触摸按钮被按下时，两个电极之间会形成一个完整的电路，
从而使电路发生电动势，从而产生电子信号。
二、触摸式感应按键的指南
1、在触摸式感应按键的设计中，应该考虑到按键的体积和尺寸，以
便在电子设备中更容易操作。
2、触摸感知开关的尺寸设计应尽量紧凑，以便尽可能的节省电子元
件的空间，以节约空间，同时也提高电路的密度。
3、触摸式感应按键的设计要考虑材料选择问题，材料应选择抗静电、耐高温的高品质材料，这样才能确保触摸按键能够在高温下长期运行。
4、在触摸式感应按键的设计中，还应考虑触点的位置，防止触点太
近或太远，这样可以避免按键感应失效的情况，有利于确保触摸按键的正
常操作。
触摸感应按键设计指南
触摸感应按键设计指南触摸感应按键设计一、触摸按键的原理两块导体（极板）中间夹着一块绝缘体（介质）就能构成的电容。
对触摸感应按键而言，PCB 板上的金属感应盘就是电容的一个极板，而周围铺铜或手指构成了另一个极板，PCB材料本身或者PCB板上覆盖的介质就是电容中间的绝缘体，因而构成一个电容器。
平板电容器的容值计算公式为：其中：C：PCB板最终生成电容ε0：空气中的介电常数εr：两极板间介质的相对介电常数A：两极板面积d：两极板距离无手指触摸和有手指触摸时电容构成如下图。
当没有手指接触时，只有基准电容Cp；当有手指接触时，“按键”通过手指就形成了电容Cf。
由于两个电容是并联的，所以手指接触“按键”前后，总电容的变化率为：C%=((Cp+Cf)-Cp)/Cp=Cf/Cp无手指触摸示意图有手指触摸示意图这个电容的变化引起芯片内部振荡频率或充放电时间的变化，使芯片内部能够检测到触摸发生，从而产生触发信号。
电容的变化率越大，触摸就越易检测到。
PCB的设计原则同样也是使触摸前后的电容变化率尽可能大：即减小PCB的基准电容，增大手指电容。
所以PCB 设计对触摸效果有很大的影响，甚至决定整个触摸产品的开发。
二、PCB设计考虑1、PCB设计关键点a、触摸模块单独做成一块PCB板（强烈建议）b、抑制干扰c、减小触摸PCB的基准电容2、减小PCB的基准电容：上面提到的平板电容器的容值计算公式为：为使基准电容量尽可能小，主要控制极板面积和极板距离。
极板面积主要体现在触摸盘的大小、铺地的比例、感应走线的长度、宽度上，极板距离主要体现在触摸盘、感应走线与铺地的间距上。
3、触摸按键的形式、间距和铺地考虑a、触摸按键形状触摸按键可以是任何形状，但尽量集中在正方形、长方形、圆形等比较规则的形状以确保良好的触摸效果，避免将触摸按键设计成窄长的形状（规则的形状的触摸效果要比不规则的好得多）。
b、单个触摸按键顶层（TOP）铺地形式：可以铺实地或网格地，如图。
触摸按键的工作原理
触摸按键的工作原理
触摸按键是当今拥有最先进技术的按钮，它们被广泛应用于手机，智能家居，电子设备等方面。
触摸按键有一个很好的灵活性，它可以改变外观，可以根据需要改变尺寸和形状，也可以添加多种功能。
它的工作原理是通过电容原理来实现的，当手指触摸到按键时，电容器的电量就会发生变化，从而触发按钮的功能。
触摸按键的工作原理，是将人的触摸转换为电磁信号，电磁信号随后被处理器接收并传递给电路。
接着，处理器将收集到的信号解码，依照触摸按键上设定的触摸功能，将相应的输出信号发送给设备，使之达到控制的效果。
基于电容原理，触摸按键是能够对按钮和电路进行分离的，按钮部分可以设计成任何形状，电路只需要相应的处理器和软件就可以将触摸信号变成其他的输出信号。
从设计的角度来说，触摸按键极大地简化了设计和组装的过程，减少了其他按钮或电子设备的制造，而且可以实现更多端对端的功能，非常适合大规模生产。
另外，触摸按键可以更加智能化，也可以通过添加一些功能，使按钮能够更加聪明，比如添加灯光，就可以使按钮更易操作和更容易识别；可以添加语音功能，能够提供更多指令和更清晰的反馈，这些功能都可以在一个按钮上实现。
从性能上来说，触摸按钮的响应时间很短，当按键被触摸时，响应时间只会比普通按键快几毫秒，这就极大地为用户带来了便利。
此外，触摸按钮拥有很好的耐久性，因为电容原理可以大大延
长按钮的寿命，即使经过长时间的使用，也不会造成失灵或失效。
由此可见，触摸按钮是一种很好的技术，它拥有灵活性，耐久性，响应速度等优点，可以用于许多不同的用途，是当今科学技术发展中的重要成果。
触摸按键设计要求规范
cx电压从0开始充电，一直到v1上图右边是一个最基本的触摸按键，中间圆形绿色的为铜（我们可以称之为按键），在这些按键中会引出一根导线与MAU相连，MAU通过这些导线来检测是否有按键按下，外围的绿色也是铜不过这些铜与GND大地相连，在按键和外围铜直接是空隙（空隙d）上图右边是左图的截面图，当没有手指接触时只有一个电容cp,，当有手指接触时，按键通过手指就形成了电容cf二。
硬件连接电容式触摸按键原理现阶段，随着电容式触摸按键在外形美观和使用寿命等方面都优于传统的机械按键，电容式触摸按键的应用领域也日益广泛，包括家电、消费电子、工业控制和移动设备等。
本文就一种具体的电容式触摸开关芯片SJT5104介绍一下电容式触摸按键的基本工作原理和材料选择。
一工作原理任何两个导电的物体之间都存在着感应电容，一个按键即一个焊盘与大地也可构成一个感应电容，在周围环境不变的情况下，该感应电容值是固定不变的微小值。
当有人体手指靠近触摸按键时，人体手指与大地构成的感应电容并联焊盘与大地构成的感应电容，会使总感应电容值增加。
电容式触摸按键IC在检测到某个按键的感应电容值发生改变后，将输出某个按键被按下的确定信号。
电容式触摸按键因为没有机械构造，所有的检测都是电量的微小变化，所以对各种干扰会更加敏感，因此触摸按键设计、触摸面板的设计以及触摸IC的选择都十分关键。
二触摸PAD设计1. 触摸PAD材料触摸PAD可以用PCB铜箔、金属片、平顶圆柱弹簧、导电棉、导电油墨、导电橡胶、导电玻璃的ITO层等。
不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。
当用平顶圆柱弹簧时，触摸线和弹簧连接处的PCB，镂空铺地的直径应该稍大于弹簧的直径，保证弹簧即使被压缩到PCB板上，也不会接触到铺地。
2. 触摸PAD形状原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。
作者推荐做成边缘圆滑的形状，可以避免尖端放电效应。
一般应用圆形和正方形较常见。
触摸按键PCB 设计要点V01_20111121
单独按键操作，兩個按鍵以上的應用，在 Sensor Pad 之間的距離至少保持 2.5mm 以上，避 免相鄰按鍵的交換干擾。
Sensor Pad 之間的距離过小，需在中间加地线进行隔离。 Slide 及 Wheel 的應用則保持在（0.3mm-1mm）即可。 当用 PCB 铜箔做感应盘时，若感应 PAD 之间有空间，则感应盘之间用铺地隔离，如果各个感
間走一條地線。 同一條線(Via)儘量不使用過孔(Via) ，若要用不要超過兩個以上，避免干擾源增加。 各 Sensor Pad 触摸通道的走線彼此間要儘量遠離，且也要遠離其他元件和走線，尤其是要
遠離信號線( 例如 IIC 、SPI 通信線、高频通信走线) 。在沒有辦法避免的情況下，請讓兩 者垂直佈線，不能平行走線，或在兩線中間加上地線。 在 Sensor Pad 的感度足夠的情況下，可將 Sensor Pad 的周圍铺地網，使 Sensor Pad 的信 號相對穩定。
介質名 乙醇
稱
炭灰
礦石 甲醇
硫酸 PVC 粉末 生橡膠
介電常 2.5
數
25～30
25～30 30
84
1.4 2.1~2.7
介質名 鋁粉
稱
瀝青
碳酸鈣 硫酸鈣 水泥 煤粉 PE（聚乙烯）顆粒
介 電 常 1.6~1.8 2.5~3.2 1.8~2.0 5.6
1.5~2.1 1.2~1.8 1.5
技术服务电话： 0755-86156056
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图（7）（理想的布局方式） 技术服务电话： 0755-86156056
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图（8）（不理想的布局方式） 走线间的间距儘量保持 2 倍線寬以上距離，最小不能小于 7mil，如果空间允许应尽量大。如
触摸按键方案
触摸按键方案1. 引言触摸按键是一种通过触摸感应表面来实现操作的输入方式。
相较于传统的机械按键，触摸按键具有更加简洁、美观、易于维护的优势，因此在许多电子设备中被广泛应用。
本文将介绍触摸按键的工作原理、设计要点以及常见的应用案例。
2. 工作原理触摸按键通过检测人体对电容的影响来实现触摸操作。
一般而言，使用电容感应触摸技术来实现触摸按键。
电容感应触摸技术主要依赖于电容传感器，在触摸按键的表面布置一层导电玻璃或金属薄膜，并通过电容传感器来检测人体接近时的电容变化。
触摸按键的电容传感器通常采用两种不同的技术来实现：2.1 电阻感应技术电阻感应技术通过在触摸按键的表面覆盖一层导电材料，并在其周围布置一组感应电极，将触摸按键形成的电容作为电路的一部分来测量。
当人体接近触摸按键时，电容的值会发生变化，从而触发相应的操作。
2.2 电容感应技术电容感应技术利用触摸按键上表面电角模型来感应人体靠近时的电容变化。
通过在触摸按键表面布置一组感应电极，当人体接近时，感应电极的电容值会发生变化，从而触发相应的操作。
3. 设计要点在设计触摸按键方案时，需要考虑以下几个关键要点：3.1 材料选择触摸按键的材料选择是一个重要的设计决策。
常用的材料包括导电玻璃、金属薄膜等。
材料的导电性能、机械强度以及透明性等特性需要综合考虑。
3.2 电路设计触摸按键的电路设计需要合理布局感应电极，并选择合适的电容传感器和信号处理芯片。
电路设计的关键是确保稳定的电容测量和低功耗。
3.3 接地设计触摸按键的接地设计是确保触摸按键稳定性和可靠性的关键。
合适的接地方案可以降低触摸按键受到干扰的可能性，并提供稳定的工作环境。
3.4 防护设计触摸按键的防护设计需要考虑防水、防尘等特性。
合适的防护设计可以提高触摸按键的寿命和可靠性。
4. 应用案例触摸按键广泛应用于各种电子设备中，下面是一些常见的应用案例：4.1 智能手机智能手机是最常见的触摸按键应用之一。
触摸屏幕作为手机主要的输入方式，具有良好的用户体验和操作便捷性。
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機構設計重點
C 由于感應電極與面板接觸點之間無法有 空隙，所以機構設計上必須考慮將感應驗 路板直接黏貼在外殻面板的内側， 以及考 慮面板的組裝方式。
機構設計重點
D 同様的， 感應電極與手指之間無法有金 屬層夾在中間， 所以面板上不可以有金屬 電鍍及含金屬超過15% 的噴漆等會形成導 電層的設計。 E 如果必須電鍍或高 金屬含量漆，請在按 鍵區域的邊緣保留一 圈不要電鍍或噴漆， 用以隔絶其他感應開 關。
PCB LAYOUT的重點
◆ 電源： 對感應IC 進行獨立電源供應， 其電 源系統和其他的部分的電源供應系統進行隔離。 ◆ 使用不同的IC ， LAYOUT 時還有一些各自特 殊的要求。
機構設計重點
A 面板的材質必須是塑料，玻璃，等非導 電物質。 B 在機構設計階段同時也必需設計作業流 程， 以選取合適的産品， 如果是按鍵的 産品，考慮是否有複合按鍵的設計，或綜 合滑動作業及按鍵作業等， 如果是滑動作 業的産品，就必須考慮是否需要切割出按 鍵。
機構設計重點
H 如果感應電路板後面有大片金屬或電路板，必 須保留若乾空隙， 以避免靈敏度降低或干擾感應 電極，是金屬板，金屬板必須接地， 空隙保留至 少0.3mm 以上， 如果是電路板，儘量减少高頻電 路經過，并保留至少1.0mm 的空隙。 I 有上述狀况的感應電路板，雖然保留了足够的 間距， 如果可將感應電極加大， 以利後續調整 靈敏度的步驟。
PCB LAYOUT的重點
◆ 感應PAD ： 如果是單面板，感應電極的附近不 要有高頻綫路，也不要有鋪地綫，或是銅面較寬 的綫路，鄰近的感應電極請間隔1mm以上。如果選 用的IC 具有AKS 功能請儘量用此功能以减少鄰近 的感應電極相互干擾，如果選用的IC 没有AKS 功 能，在感應電極之間加一條（ 0.254mm ）地綫也 可以减少鄰近感應電極的干擾。如果需要减少來 自感應電極下方的感應或是干擾源的干擾而需用 鋪地綫隔離，請用網格狀鋪銅，網格1.27mm以上 格綫用0.254mm以下的寬度。
機構設計重點
E 應電極可以是任何形狀，但是盡可能采 用圓形或方形， 如果必須利用所有的空間 來增加感應電極的面積，儘量避免將感應 電極設計成狹長的形狀。
電路設計
A 電路設計以IC 規格書内的範例電路為基 礎即可。 B 必須利用穩壓IC(VOLTAGE EGULATOR) 來 確保觸控IC 的電源是乾净没有聲音雜訊的。
PCB LAYOUT的重點
◆ ENSOR 綫路： 從感應電極附屬零件到感應電 極之間的綫路儘量以寬度0.254mm以下的綫寬 來鋪設，感應電極綫路與其他綫路需間距1mm 以上， 相鄰感應電極綫路相互之間的距離則 是越遠越好，且綫路不要交叉。感應電極綫路 下方儘量避免通過高頻綫路、鋪地綫或是銅面 較寬的綫路， 如果難以避免，請儘量以交錯 通過，切記于之平行。
觸摸按鍵原理及設 計原則
Report by：Rocky
觸控按鍵原理
电容式触摸按键是采用电容 量为判断标准。當人手接近 界面和下面的电极片形成电 容，靠侦测电容量的变化来 感应。
觸控按鍵的優點
靠人手感应，整个界面没有 按键的存在，便于清洁，让 产品在外观上更加高档美观， 由于按键没有接点，使用寿 命也是非常的长久，一般来 说是半永久性。
適當的靈敏度是手指輕輕接作， 或是手指 還未接觸到面板感應開關就有動作， 是屬 于靈敏度不良的狀况。
測試靈敏度
Cs 電容數值加大可以提高靈敏度， 數值 减少是降低靈敏度， 必須注意， 不同的 IC 會有不同的數值範圍限制，請參照IC 規格檔案。 有的感應開關會因為位置不同受機構或其 他套件的影響不同， 固靈敏度調整是每個 感應開關個別進行的。
PCB LAYOUT的重點
電容式感應IC受環境的影 響很大，溫度，濕度，電 磁干擾都會對IC的工作產 生影響。因此PCB LAYOUT 就相當重要。
PCB LAYOUT的重點
◆ 感應距離： 感應距離主要由感應電極的 面積、感應電極的附屬零件電阻和電容） 决定。 ◆ 感應PAD （ SENSOR ）附屬零件： SENSOR 附屬的電阻、電容要儘量靠近IC， 如果是雙面板或是多層板，在這些附屬零 件的的下放不要通過高頻綫路，也不要鋪 地綫或是銅面較寬的綫路。
電路設計
C與感應相關的電阻及電容建議采用SMD 器件，
電阻没有特殊要求，一般±10% 誤差的即可， 電 容建議采用X7R 誤差在±10% 以内的器件。
D 應電極的附屬零件到感應電極線上最長 不要超過30cm ，感應電極的的綫路可以經 過感應電極的下方， 避免圍繞在其他感應 電極的周邊。
測試靈敏度