轻松实现电容式触摸感应按键开关设计

电容式触控电路设计的七个步骤

电容式触控电路设计的七个步骤文章来自赣州宇辉仪器设备有限公司https://www.360docs.net/doc/f316735176.html, 中心议题：电容式触控电路设计的七个步骤电容式触控技术在厨房设备中的应用已经有几年了，例如在烤箱和煎锅的不透明玻璃面板后面采用分离按键实现。这些触摸控制键逐渐替代了机械按键，因为后者具有使用寿命短、不够卫生等方面的问题，而且还有在面板上开孔安装按键的相关成本，图1是电容式感应技术原理示意图。图1 技术原理示意图电容式感应技术由于具有耐用、较易于低成本实现等特点，而逐渐成为触摸控制的首选技术。此外，由于具有可扩展性，该技术还可以提供其它技术所不能实现的用户功能。在显示屏上以软按键方式提供用户界面，这通常被称为触摸屏。触摸输入滚动/指示功能器件，例如iPod音乐播放器上的点击式转盘，这类器件在消费市场已经获得广泛的认可，正在逐渐出现在更多的消费设备市场。有两种基本类型的滚动器件：第一种是绝对报告类型，提供直接位置输出报告；另外一种是相对类型，这类器件提供用来增加或减少某个值的直接报告。使用电容式感应的IC设计感应开关电路板与其它电路的开发流程略有不同，因为电容式开关的设计上会受到机构与其它电路设计上的影响，会有比较多的调整程序，所以需要一个比较复杂的开发流程，现就以出道较早且具有代表性的“Quantum ”产品的开发流程及要点介绍给大家，希望对需要的朋友有所帮助。 1.机构设计 a.面板的材质必须是塑胶，玻璃，等非导电物质。 b. 在机构设计阶段同时也必需设计操作流程，以选择合适的产品，如果是按键的产品，要考虑是否有复合按键的设计，或是综合滑动操作及按键操作等，如果

是以滑动操作的产品，就必须考虑是否需要切割出按键。 c.由於感应电极与面板接触点之间不能有空隙，所以机构设计上必须考虑将感应验路板直接黏贴在外壳面板的内侧，以及考虑面板的组装方式。 d.同样的，感应电极与手指之间不能有金属层夹在中间，所以面板上不可以有金属电镀及含金属超过15%的喷漆等会形成导电层的设计。 e.如果必须电镀或高金属含量漆，请在按键区域的边缘保留一圈不要电镀或喷漆，用以隔绝其他感应开关。 f.如果面板是有弧度而非平面，可以利用软板、弹簧、导电橡皮等导电物将感应电极延伸到面板上，并在面板内侧制造出感应电极，如果面板与感应电极之间有空隙也可以用这个方式填补空隙，或加厚感应电极区域的面板。 g.机构设计的外壳厚度会影响感应电极的大小，所以必须先完成机构设计，才能接续开发流程。 h.如果感应电路板後面有大片金属或电路板，必须保留若干空隙，以避免灵敏度降低或干扰感应电极，如果是金属板，金属板必须接地，空隙保留至少0.3mm 以上，如果是电路板，尽量减少高频电路经过，并保留至少1.0mm的空隙。 i.有上述状况的感应电路板，虽然保留了足够的间距，最好能将感应电极再加大，以利後续调整灵敏度的步骤。 j.感应电极可以用电路板铜箔来做，亦可以采用FPC软性电路板，ITO蚀ORGACON （CARBON）印刷等导电物质。 2. 决定感应电极的尺寸 a. 依照机构设计的面板厚度决定感应电极的最小尺寸，面板厚度1mm时感应电极最小3mm直径的圆，面板厚度7mm时感应电极最小10mm直径的圆，在机构及电路板空间的允许下尽量将感应电极加大。

触摸感应按键设计指南

触摸感应按键设计指南张伟林２００９－１２－０９ｓａｌｅｓ＠ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｏｕｊｅｔ．ｃｏｍ

1. 概述对触摸屏与触摸按键在手机中的设计与应用进行介绍，对设计的经验数据进行总结。达到设计资料和经验的共享，避免低级错误的重复发生。 2. 触摸按键设计指导 2.1 触摸按键的功能与原理 2.1.1触摸按键的功能触摸按键起keypad 的作用。与keypad 不同的是，keypad 通过开关或metaldome 的通断发挥作用，触摸按键通过检测电容的变化，经过触摸按键集成芯片处理后，输出开关的通断信号。 2.1.2触摸按键的原理如下图，是触摸按键的工作原理。在任何两个导电的物体之间都存在电容，电容的大小与介质的导电性质、极板的大小与导电性质、极板周围是否存在导电物质等有关。PCB 板（或者FPC ）之间两块露铜区域就是电容的两个极板，等于一个电容器。当人体的手指接近PCB 时，由于人体的导电性，会改变电容的大小。触摸按键芯片检测到电容值大幅升高后，输出开关信号。在触摸按键PCB 上，存在电容极板、地、走线、隔离区等，组成触摸按键的电容环境，如下图所示。 Finger Time Capacitance C

2.1.3 触摸按键的按键形式触摸按键可以组成以下几种按键 z单个按键 z条状按键（包括环状按键） z块状按键单个按键条状按键块状按键 2.1.4触摸按键的电气原理图如下：

在PCB板上的露铜区域组成电容器，即触摸按键传感器。传感器的信号输入芯片，芯片经过检测并计算后，输出开关信号并控制灯照亮与否。灯构成触摸按键的背光源。 2.2 触摸按键的尺寸设计按键可以是圆形、矩形、椭圆形或者任何其他的形状。其中以矩形和圆形应用最为普遍，如图所示：通常在按键的中间挖空，使PCB下方的光线可以通过挖空导到PCB上方，照亮LENS上的字符。根据ADI公司的推荐，按键大小尺寸如下表：按键的挖空尺寸与按键的大小相关，如下表

电容式触摸按键PCB布线

`电容式触摸按键 1. 电源 A.优先采用线性电源，因为开关电源有所产生的纹波对于触摸芯片来说影响比较大 B.触摸IC的电源采用开关电源时，尽量控制纹波幅度和噪声。在做电源变化时，如果纹波不好控制，可采用LDO经行转换 C.触摸芯片的电源要与其他的电源分开，可采用星型接法，同时要进行滤波处理。如果电源干扰的纹波比较大时可以采用如下的方式： 2.感应按键 A. 材料根据应用场合可以选择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层等但在安装时不管使用什么材料，按键感应盘必须紧密贴在面板上，中间不能有空气间隙。 B. 形状：原则上可以做成任意形状，中间可留孔或镂空。我们推荐做成边缘圆滑的形状，如圆形或六角形，可以避免尖端放电效应 C. 大小最小4mmX4mm, 最大30mmX30mm，有的建议不要大于15mmX15mm，太大的话，外界的干扰相应的也会增加 D. 灵敏度一般的感应按键面积大小和灵敏度成正比。一般来说，按键感应盘的直径要大于面板厚度的4倍，并且增大电极的尺寸，可以提高信噪比。各个感应盘的形状、面积应该相同，以保证灵敏度一致。灵敏度与外接CIN电容的大小成反比；与面板的厚度成反比；与按键感应盘的大小成正比。 CIN电容的选择： CIN电容可在0PF～50PF选择。电容越小，灵敏度越高，但是抗干扰能力越差。电容越大，灵敏度越低，但是抗干扰能力越强。通常，我们推荐5PF～20PF E. 按键的间距各个感应盘间的距离要尽可能的大一些（大于5mm），以减少它们形成的电场之间的相互干扰。当用PCB铜箔做感应盘时，若感应盘间距离较近（5MM～10MM），感应盘周围必须用铺地隔离。如图：各个按键距离比较远，周围空白的都用地线隔开了。但注意地线要与按键保持一定的距离

感应按键原理

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。C8051F93x-F92x 之外，Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关，或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。设计触摸感应按键开关因为我们要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。 ?PCB上开关的大小、形状和配置 ?PCB走线和使用者手指间的材料种类 ?连接开关和MCU的走线特性我们测试了下图中这12种不同开关。目的是为了发现开关的形状尺寸会如何影响开关的空闲和被接触的状态，还可以发现哪一种开关的空闲电容最大，就不容易被PCB上的寄生电容而影响。测试结果表明，在特定区域中的开关越大且走线越多，则此开关的闲置电容便越高。图中的环状开关具有最低的电容，所以当开关动作时，可显现最大的电容相对变化。

电容式触摸屏设计要求规范精典

电容式触摸屏设计规【导读】：本文简单介绍了电容屏方面的相关知识，正文主要分为电子设计和结构设计两个部分。电子设计部分包含了原理介绍、电路设计等方面，结构设计部分包好了外形结构设计、原料用材、供应商工艺等方面【名词解释】 1. V.A区：装机后可看到的区域，不能出现不透明的线路及色差明显的区域等。 2. A.A区：可操作的区域，保证机械性能和电器性能的区域。 3. ITO：Indium Tin Oxide氧化铟锡。涂镀在Film或Glass上的导电材料。 4. ITO FILM：有导电功能的透明PET胶片。 5. ITO GALSS：导电玻璃。 6. OCA：Optically Clear Adhesive光学透明胶。 7. FPC:可挠性印刷电路板。 8. Cover Glass（lens）：表面装饰用的盖板玻璃。 9. Sensor：装饰玻璃下面有触摸功能的部件。（Flim Sensor OR Glass Sensor）【电子设计】一、电容式触摸屏简介电容式触摸屏即Capacitive Touch Panel（Capacitive Touch Screen），简称CTP。根据其驱动原理不同可分为自电容式CTP和互电容式CTP，根据应用领域不同

可分为单点触摸CTP和多点触摸CTP。 1、实现原理电容式触摸屏的采用多层ITO膜，形成矩阵式分布，以X、Y交叉分布作为电容矩阵，当手指触碰屏幕时，通过对X、Y轴的扫描，检测到触碰位置的电容变化，进而计算出手指触碰点位置。电容矩阵如下图1所示。图1 电容分布矩阵电容变化检测原理示意简介如下所示：名词解释： ε0：真空介电常数。 ε1 、ε2：不同介质相对真空状态下的介电常数。 S1、d1、S2、d2分别为形成电容的面积及间距。

电容式触摸按键设计指南

Capacitive Touch Sensor Design Guide October 16, 2008 Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.1YU-TECH-0002-012-1

(3) (3) (5) (9) (11) (11) (17) (20) Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.2YU-TECH-0002-012-1

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.4 YU-TECH-0002-012-1 3. 4. Front Panel Sensor Pad Sensor Pad Electroplating Or Spray Paint Nothing

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.5 YU-TECH-0002-012-1 1. (FPC) ITO (Membrane) ITO ITO ( 10K ) FPC ITO MEMBRANE PCB

Copyright ? 2007-2008 Yured International Co., Ltd.6 YU-TECH-0002-012-1 2.ITO LCD ITO ( 10K ) 3. 1mm 8mm ( 8mm X 8mm ) 1mm 8mm X 8mm 2mm 10mm X 10mm 3mm 12mm X 12mm 4mm 15mm X 15mm 5mm 18mm X 18mm ( ) 196.85 mil (5mm) 0.254mm(10mil) 2mm 5mm 2mm

1键电容式触摸开关介绍

单键触摸芯片又叫单键触摸ic（1键电容式触摸开关）。阿达电子公司主要单键触摸芯片有： AR101/AR101-C/AR101-D/ADA01-B/ADA01-C。阿达电子公司单键触摸芯片芯片（单键触摸芯片）介绍： AR101-D：AR101是一款专门针对小体积、低功耗、宽电压、高性价比而设计的电容式触摸感应IC，可直接取代传统的机械式的轻触按键：自锁式按键和非自锁式按键。 ADA01（B版）1键电容式触摸开关：ADA01（B版）是一款专用标准IC，其功能具有：单键电容式触摸开关，广泛适用于楼道电容式触摸开关、墙壁电容式触摸开关、电动马达启动开关、按摩椅用电容式触摸开关、电源电容式触摸开关、台灯电容式触摸开关、门铃电容式触摸开关、床头灯电容式触摸开关、卫生间电容式触摸开关、壁橱电容式触摸开关。 ADA01-B1键触摸延时开关：ADA01（B版）是一款专用标准IC，其功能具有：单键触摸延时开关，延时时间可调，广泛适用于楼道电容式触摸开关、墙壁电容式触摸开关、电动马达启动开关、按摩椅用电容式触摸开关、电源电容式触摸开关、台灯电容式触摸开关、门铃电容式触摸开关、床头灯电容式触摸开关、卫生间电容式触摸开关、壁橱电容式触摸开关 ADA01-C 1键触摸IC：ADA01（C版）是一款专用标准IC，其功能具有：单键电容式触摸开关，广泛适用于楼道电容式触摸开关、墙壁电容式触摸开关、电动马达启动开关、按摩椅用电容式触摸开关、电源电容式触摸开关、台灯电容式触摸开关、门铃电容式触摸开关、床头灯电容式触摸开关、卫生间电容式触摸开关、壁橱电容式触摸开关

ADA01（C版）1键触摸延时开关：ADA01（C版）是一款专用标准IC，其功能具有：单键触摸延时开关，延时时间可调整，广泛适用于楼道电容式触摸开关、墙壁电容式触摸开关、电动马达启动开关、按摩椅用电容式触摸开关、电源电容式触摸开关、台灯电容式触摸开关、门铃电容式触摸开关、床头灯电容式触摸开关、卫生间电容式触摸开关、壁橱电容式触摸开关。 AR101：工作电压：2.4V~5.5V 封装：SOT23-6 功耗：1.5uA@3v 输出信号特征:TTL(ON/OFF)，自锁式开关，可保持输出电平； TTL非自锁式开关，触摸撤离，输出恢复原有状态。应用范围:可替代传统的机械按键，可用于玩具、礼品、消费电子、灯具、家电、智能控制等。

电容式触摸屏设计规范精典

电容式触摸屏设计规范【导读】：本文简单介绍了电容屏方面的相关知识，正文主要分为电子设计和结构设计两个部分。电子设计部分包含了原理介绍、电路设计等方面，结构设计部分包好了外形结构设计、原料用材、供应商工艺等方面【名词解释】 1. V.A区：装机后可看到的区域，不能出现不透明的线路及色差明显的区域等。 2. A.A区：可操作的区域，保证机械性能和电器性能的区域。 3. ITO：Indium Tin Oxide氧化铟锡。涂镀在Film或Glass上的导电材料。 4. ITO FILM：有导电功能的透明PET胶片。 5. ITO GALSS：导电玻璃。 6. OCA：Optically Clear Adhesive光学透明胶。 7. FPC:可挠性印刷电路板。 8. Cover Glass（lens）：表面装饰用的盖板玻璃。 9. Sensor：装饰玻璃下面有触摸功能的部件。（Flim Sensor OR Glass Sensor）【电子设计】一、电容式触摸屏简介电容式触摸屏即Capacitive Touch Panel（Capacitive Touch Screen），，根据应CTP和互电容式CTP。根据其驱动原理不同可分为自电容式CTP简称．用领域不同可分为单点触摸CTP和多点触摸CTP。 1、实现原理电容式触摸屏的采用多层ITO膜，形成矩阵式分布，以X、Y交叉分布作为电容矩阵，当手指触碰屏幕时，通过对X、Y轴的扫描，检测到触碰位置的电容变化，进而计算出手指触碰点位置。电容矩阵如下图1所示。 1 电容分布矩阵图电容变化检测原理示意简介如下所示：名词解释：：真空介电常数。ε0 ε2：不同介质相对真空状态下的介电常数。ε1 、d2S2d1S1、、、分别为形成电容的面积及间距。

触摸按键设计要求教案资料

触摸按键设计要求

触摸按键画板法（以下所提到的芯片为HT45R34） ●Sensor pad形状： Sensor pad形状可以为圆形，方形，三角形（实心型），抑可以线条构成此类圆形（镂空型），前者用于覆盖板较厚的情况。后者则用于覆盖板较薄的情况下。推荐用圆形，感应效果更佳。 ●Sensor pad尺寸： Sensor pad面积越大灵敏度越大，但超过手指按压范围的部分对增加灵敏度没有作用。以圆形为例，一般设计为10m m～15mm的直径，符合成人手指的大小。 ●Sensor pad与ground plane之间的间隔：间隔越大，touch swith的基础电容越小，RC震荡的频率越大，灵敏度也越大，但间隔太大，地对电场的约束越小，干扰越大；间隔太小，基础电容太大，灵敏度太小，且地对电场的约束太大，不利于电场穿透覆盖板，使得覆盖板只能较薄。推荐的间隔为0.5m m～ 1.0mm,例如10mm直径的sensor pad配合0.5mm的间隔。 ●布局要求： Sensor pad 要靠近MCU，每一个Sensor Pad到MCU的距离要尽量一致。IN,RREF,CREF引出脚要短，该RC模块要靠近MCU。另外，复位电路，晶振电路要靠近MCU。布线要求：

由MCU的RC1～RC16PIN到touch swith的连线，要尽量的短，尽量远离其他走线或元件，线宽尽量窄（7～10mil）.要避免touch swith的连线临近高频的通信线（例如I2C SPI通信线），在没有办法避免的情况下，请让两者直交布线。尽量将到touch swith的连线布在与S ensor Pad不同的Layer （采用双面板时），使其受到人体的影响降低，且这些线与线之间的也要尽量互相远离，线周围也要铺上地，以保证其尽量少受到其他信号的干扰。 ●覆盖板的材料：覆盖板为一些坚固，易安装的绝缘材料，介电常数在2.5～10之间，Demo Board 上采用的是压克力板材，还有很多可采用的板材，例如：普通玻璃，徽晶板等，覆盖板的介电常数越小，Sensor Padde的感应范围越小。安装要求覆盖板紧贴Sensor Pad的表面，用粘胶将其贴在Sensor Pad的表面（排掉它们之间的空气）则效果更佳。 ●覆盖板的厚度：覆盖板的厚度一般为1mm～5mm,厚度越大touch swith的灵敏度越小，信噪比也越低。Sensor Pad的面积越小，覆盖板要越薄。

JL223B 单键电容式触摸按键IC_V1.2(3)

J L223B_SPEC JL223B 规格说明书版本 1.2 2014-03-08 单键触摸开关本公司保留对规格书中产品在可靠性、功能和设计方面的改进作进一步说明的权利。然而对于规格内容的使用不负责任。文中提到的应用其目的仅仅是用来做说明，不保证和不表示这些应用没有更深入的修改就能适用，也不推荐它的产品使用在会由于故障或其它原因可能会对人身造成危害的地方。该产品不授权适用于救生、维生器件或系统中作为关键器件，本公司拥有不事先通知而修改产品的权利。

1.概述 JL223B是单键电容式触摸按键专用检测传感器IC。采用最新一代电荷检测技术，利用操作者的手指与触摸按键焊盘之间产生电荷电平来确定手指接近或者触摸到感应表面。没有任何机械部件，不会磨损，感测部分可以放置到任何绝缘层（通常为玻璃或者塑料材料）的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘。面板图案随意设计，按键大小、形状自由选择，字符、商标、透视窗等可任意搭配，外形美观、时尚，而且不褪色、不变形、经久耐用。从根本上改变了各种金属面板以及机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随心所欲，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）。不需要对现有的程序做任何改动。具有外围元件少、成本低、功耗少等优势。 2.特点 l工作电压：2.0V-5.5V； l工作电流极低：3.5uA； l灵敏度可通过外部电容值来调整； l可实现同步输出模式及电平切换模式输出； l带有自校准的独立触摸按键控制； l高抗干扰性：内置稳压电路，环境自适应算法等多种措施； l带6秒自校准功能； l SOT23-6封装 3.应用场合智能锁、智能手环、无线蓝牙耳机、移动电源、LED灯、玩具、MP4、触摸空气清新器、触摸音箱、触摸台灯、触摸指纹识别打火机等。

电容式触摸屏设计规范-A

电容式触摸屏设计规范

1 目的规范电容式触摸屏(投射式)的设计，提高设计人员的设计水平及效率，确保触摸屏模块整体的合理性及可靠性。 2 适用范围第五事业部TP厂技术部电容式触摸屏设计人员。 3 工程图设计 3.1 工程图纸为TP模块的成品管控，以及出货依据，包含以下内容： 3.1.1 正面视图: 该视图包含TP外形、view area、active area、FPC图形及相关尺寸.若TP需作表面处理,则必须对LOGO的位置、尺寸、材质、颜色、以及工艺进行标注。需标注尺寸及公差如下： 3.1.2 侧视图: 该视图表示出TP的层状结构, TP各层的厚度、材质、FPC厚度（含IC等元件）必须标注。需要标注尺寸及公差如下：

3.1.3 反面视图: 这一图层包含背胶、保护膜、泡棉及导光膜的外形尺寸,以及FPC背面的IC及元件区尺寸。需要标注尺寸及公差如下： 3.1.4 FPC出线图:一般情况FPC的表示可以在正面视图中完成,主要反应FPC与主板的连接方式。如果FPC连接方式为ZIF ,则必须标注以下尺寸。如果TP与主板的连接方式为B2B，则必须标注连接器的位置尺寸及公差。走线图,出线对照表: 走线图表示TP内部走线,如下图所示: 出线表为TP内部与外界的连接接口,电容的一般分I2C、SPI、USB,如下图所示: I2C接口

USB接口 3.2 文字说明该部分对TP的常规非常规性能作重点表述,主要包括以下内容: 3.2.1 结构特性：包括lens材质，ITO膜的厂家及型号，IC型号3.2.2 光学特性：包括透光率，雾度，色度等 3.2.3 电气特性：工作电流，反应时间等 3.2.3 机械特性：输入方式，表面硬度等 3.2.4 环境特性：工作温度,储存温度，符合BHS-001标准等以上特性如超出行业规格范围，需逐一标注，并让客户确认。 3.3 图档管理图档管理这块需按以下原则进行相应维护： 3.3.1 按照命名规则填写图框,并签名。 3.3.2 如有更改需有更改记录及版本升级，并需客户确认。

电容触摸式按键设计规范及注意事项

电容触摸式按键设计规范及注意事项技术研发中心查达新所有电容式触摸传感系统的核心部分都是一组与电场相互作用的导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质(一种有损电介质)。正是手指的这种导电特性，使得电容式触摸式按键应用于电路中，替代传统的机械式按键操作。关于电容触摸式按键设计，有下列要求： 1.PCB触摸焊盘 ①.感应按键面积，即焊盘接触面积应不小于手指面积的2/3，可大致设计为5*6mm、6*7mm；且按键间的距离不小于5mm，如下图： ②.连接触摸按键的走线，若是双面板尽可能走按键的背面，走在正面的画需保证离其他按键2mm以上间距； ③.感应按键与覆铜的距离不小于2mm，减少地线的影响； 2.感应按键面壳或外壳 ①.面壳材料只要不含有金属都可以，如：塑胶，玻璃，亚克力等。若面壳喷漆，需保证油漆中不含金属，否则会对按键产生较大影响，可用万用表电阻档测量

油漆表面导电程度，正常不含金属油漆的面壳电阻值应为兆欧级别或无穷大。通常面壳厚度设置在0～10mm之间。不同的材料对应着不同的典型厚度，例如亚克力材料一般设置在2mm～4mm之间，普通玻璃材料一般设置在3mm～6mm之间。 ②.可以用3M胶把按键焊盘与面壳感应端黏连、固定，或者通过弹簧片方式焊接在PCB焊盘的过孔上与面壳感应端相连；如下图： ③.触摸按键PCB与触摸面板通过双面胶粘接，双面胶的厚度取0.1～0.15mm 比较合适，推荐采用3M468MP，其厚度0.13mm。要求PCB与面板之间没有空气，因为空气的介电系数为1，与面板的介电系数差异较大。空气会对触摸按键的灵敏度影响很大。所以双面胶与面板，双面胶与PCB粘接，都是触摸按键生产装配中的关键工序，必须保证质量。

如何设计电容感应式触摸开关

如何设计电容感应式触摸开关电容感应式触摸开关，需要稳定的单火线电源处理以及稳定可靠的触摸感应芯片，做到防误触发、防各种电磁干扰、负载干扰、环境干扰、甚至需要防水防尘功能等智能触摸开关功能要求。 1.电容式传感的基本原理电容传感技术为开发人员提供了一种与用户互动的全新方式，在设计一个电容感应式触摸开关时，需要考虑许多不同的因素。从以往的使用经验来看，在各种不同的工作条件下，开关的灵敏性必须与多种情况相兼容。本节我们要讨论在设计电容感应式触摸开关PCB触点图形时，各种不同的排板设计对开关灵敏度的影响，包括电容式传感技术如何使器件具有更高的可靠性以及管理电容式传感技术的控制器如何通过提供更多功能为客户带来增值服务和降低维护成本。机械开关比较容易磨损，甚至磨坏产品外壳，导致缺口或裂口处侵入污染物。电容式传感器就不会发生损坏产品外壳的情况，也不会出现缺口粘连物，更不会出现磨损。因此，采用这种技术的开关器件是替代多种机械开关产品的理想选择。如下图所示，电容式开关主要由两片相邻的电路极板构成，而根据物理原理，两片极板之间会产生电容。如果手指等导体靠近这些极板，平行电容(parallelca PAC i-tance)就会与传感器相耦合。将手指置于电容式传感器上时，电容量会升高；移开手指，电容量则会降低，通过测量电容量就可以判断手指的碰触。电容式传感器由两片电路极板及相互之间的一定空间所构成。这些电路极板可以是电路板的一部分，上面直接覆盖绝缘层，当然，也可以使极板顺应各种曲面的弧度。

构建电容式开关的要素包括：电容器、电容测量电路系统、从电容值转换成感应状态的局部智能装置。典型的电容式传感器电容值介于10～30pF之间。通常来说，手指经由Imm绝缘层接触到传感器所形成的耦合电容介于1～2pF的范围。越厚的绝缘层所产生的耦合电容愈低。若要传感手指的触碰，必须实现能够检测到1%以下电容变化的电容传感电路。增量求和调制器是一种用于测量电容的高效、简单的电路，下图给出了典型的拓扑结构。相位开关使传感器电容向积分电容中注入电荷。该电压持续升高，直到大于参考电压为止。比较器转为高电压，使放电电阻器开始工作。在积分电压降至参考电压以下时，该电阻器停止工作。比较器提供所需的负反馈，使积分器电压与参考电压相匹配。 2．传感器充电电流在第1阶段，传感电容（Csensor）的充电达到供电电压水平；在第2阶段，电荷被传输至积分电容(Cint)。反馈使积分电容上的电压接近参考电压（kVdd）的值。每次启动该开关组合都会传输一定量的电荷。对于下式显示的充电电流而言，电荷传输的速度与开关频率(fc)成正比 3．放电电流

电容式感应触摸开关设计笔记

如何设计电容式感应触摸开关电容感应式触摸开关，需要稳定的单火线电源处理以及稳定可靠的触摸感应芯片，做到防误触发、防各种电磁干扰、负载干扰、环境干扰、甚至需要防水防尘等智能触摸开关功能的要求。 1、电容式传感器的基本原理电容传感技术为开发人员提供了一种互动的全新方式，在设计一个电容感应触摸开关时，需要考虑许多不同的因素。从以往的使用经验来看，在各种不同的工作条件下，开关的灵敏性必须与多种情况兼容。在设计电容感应式触摸开关PCB触点图形时，各种不同的排板设计对开关灵敏度的影响，包括电容式传感技术如何使器件具有更高的可靠性及管理电容式传感技术的控制器如何通过提供更多功能为客户带来增值服务和降低维护成本。机械开关比较容易磨损，甚至磨坏产品外壳，导致缺口或裂口处侵入污染物。电容式传感器就不会发生损坏产品外壳的情况，也不会出现缺口粘连物，更不会出现磨损。因此，采用这种技术的开关器件是替代多种机械开关产品的理想选择。如下图所示，电容式开关主要由两片相邻的电路极板构成，而根据物理原理，两片极板之间会产生电容。如果手指等导体靠近这些极板，平行电容（parallelcaPACi-tance）就会与传感器相耦合。将手指置于电容传感器上时，电容量会升高；松开手指，电容量则会降低，通过测量电容量就可以判断手指的碰触。电容式传感器由两片电路极板及相互之间的一定空间所构成。这些电路极板可以是电路板的一部分，上面直接覆盖绝缘层，当然，也可以使极板顺应各种曲面弧度。构建电容式开关的要素包括：电容器、电容测量电路系统、从电容值转换成感应状态的局部智能装置。典型的电容式传感器电容值介于10-30pF之间。通常来说，手指经由1mm绝缘层接触到传感器所形成的耦合电容介于1-2pF的范围。越厚的绝缘层所产生的耦合电容越低。若要传感手指的碰触，必须实现能够检测到1%以下电容变化的电容传感电路。增量求和调制器是一种用于测量电容的高效、简单的电路，下图给出了典型的拓扑结构。相位开关使传感器电容向积分电容中注入电荷。改电压持续升高，直到大于参考电压为止。比较器转换为高电压，使放电电阻器开始工作。在积分电压降至参考电压以下时，该电阻器停止工作。比较器提供所需的负反馈，使积分电压与参考电压相匹配。

电容式触摸屏的通讯接口设计方案

电容式触摸屏的通讯接口设计方案随着手机、PDA等便携式电子产品的普及，人们需要更小的产品尺寸和更大的LCD显示屏。受到整机重量和机械设计的限制，人机输入接口开始由传统的机械按键向电阻式触摸屏过渡。2007年iPhone面世并取得了巨大成功，它采用的电容式触摸屏提供了更高的透光性和新颖的多点触摸功能，开始成为便携式产品的新热点，并显现出成为主流输入接口方式的趋势。一、 Cypress TrueTouch?电容触摸屏方案介绍 Cypress PSoC技术将可编程模拟/数字资源集成在单颗芯片上，为感应电容式触摸屏提供了TrueTouch?解决方案，它涵盖了从单点触摸、多点触摸识别手势到多点触摸识别位置的全部领域。配合高效灵活的PSoC Designer 5.0 开发环境，Cypress TrueTouch?方案正在业界获得广泛的应用。图1是Cypress TrueTouch?方案中经常使用的轴坐标式感应单元矩阵的图形，类似于触摸板，将独立的ITO 感应单元串联在一起可以组成Y 轴或X 轴的一个感应单元，行感应单元组成Y 轴，列感应单元组成X 轴，行和列在分开的不同层上。多点触摸识别位置方法是基于互电容的触摸检测方法（行单元上加驱动激励信号，列单元上进行感应，有别于激励和感应的是同一感应单元的自电容方式），可以应用于任何触摸手势的检测，包括识别双手的10 个手指同时触摸的位置（图2）。它通过互电容检测的方式可以完全消除“鬼点”，当有多个

触摸点时，仅当某个触摸点所在的行感应单元被驱动，列感应单元被检测时，才会有电容变化检测值，这样就可以检测出多个行 / 列交*处触摸点的绝对位置。图1 轴坐标式感应单元矩阵的图形

使用普通IO口实现电容触摸感应的解决方案

技术背景现在电子产品中，触摸感应技术日益受到更多关注和应用，不仅美观耐用，而且较传统机械按键具有更大的灵敏度、稳定性、可靠性，同时可以大幅提高产品的品质。触摸感应解决方案受到越来越多的IC设计厂家的关注，不断有新的技术和IC面世，国内的公司也纷纷上马类似方案。Cpress公司的CapSense?技术可以说是感应技术的先驱，走在了这一领域的前列，在高端产品中有广泛应用，MCP推出了mTouch?，AT也推出了QTouch?技术，FSL推出的电场感应技术与MCP 的电感触摸也别具特色，甚至ST也有QST产品。但是目前所有的触摸解决方案都使用专用IC，因而开发成本高，难度大，而本文介绍的基于RC充电检测（RC Acquisition）的方案可以在任何MCU上实现，是触摸感应技术领域革命性的突破。首先介绍了RC充电基础原理，以及充电时间的测试及改进方法，然后详细讨论了基于STM8S单片机实现的硬件、软件设计步骤，注意要点等。一、RC充电检测基本原理 RC充电检测基本原理是对使用如PCB的电极式电容的充电放电时间进行测量，通过比较在人体接触时产生的微小变化来检测是否有‘按下’动作产生，可选用于任何单独或多按键、滚轮、滑条。如图1(a)所示，在RC网络施加周期性充电电压Vin，测量Vout会得到如(b)的时序，通过检测充电开始到Vout到达某一门限值的时间tc的变化，就可以判断出是否有人体接触。图2显示出有人体接触时充电时间会变长。

实现电路如图3，使用一个I/O口对PCB构成的电容充电，另一个I/O口测量电压，对于多个按键时使用同一个I/O口充电。R1通常为几百K到几M，人体与PCB构成的电极电容一般只有几个pF，R2用于降低噪声干扰，通常为10K。二、充电时间测量方法对充电时间的测量可以使用MCU中定时器的捕捉功能，对于多个按键一般MCU没有足够的定时器为每个按键分配一个，也可以使用软件计时的方法，这要求能对MCU的时钟精确计数，并且保证每个周期的时钟个数保持一定。这种情况通常要求对按键使用一个独立的MCU，以保证不被其他任务中断。为了提高系统的可靠性和稳定性，改进的测量方法是对Vout进行高和低两个门限进行测量。如图4所示，通过对t1和t2的测量，从而达到更可靠的效果。另外，多次测量也是有效的降低高频干扰的有效方法。

触摸按键设计规范

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。 3. 触摸PAD面积大小按键感应盘面积大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。实际面积大小根据灵敏度的需求而定，面积大小和灵敏度成正比。一般来说，

电容式触摸感应面板PCB Layout指南

电容式触摸面板PCB Layout 指南本文旨在为S-Touch T M 电容触摸感应设计所采用的各种PcB(印刷电路板)的结构和布局提供设计布局指导,包括触摸键,滑动条和旋转条。鉴于在多种应用中,两层PCB 板被广泛采用,本文以两层PCB 板为例,介绍PCB 板的设计布局 PCB 设计与布局在结构为两层的PCB 中，S-Touch 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 触摸控制器布设在底层，应该保证其对应的顶层没有布任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔，铜箔距离感应电极需在3mm 以上 PCB 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），感应电极一般布置为一个焊盘，所有感应电极面积尽量保持一致大小，有效面积不得小于25mm 2，但也不能超过15mm 2×15mm 2，若超过这一尺寸，不但会降低灵敏度，而且会增加对噪声的易感性。感应电极大小应根据覆层板（外壳）的材料和厚度来适当布置，对应关系为（仅供参考）：空白区域可填充网状接地铜箔(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。传感器信号迹线宽度请选用0.15mm~0.2mm ，建议不要超过0.2mm 。 ?感应电极与接地铜箔的距离至少应为2mm ，我公司建议在3mm 以上感应电极面积亚克力普通玻璃ABS 6mm ×6mm 1.0mm 2.0mm 1.0mm 7mm ×7mm 2.0mm 3.0mm 2.0mm 8mm ×8mm 3.5mm 4.0mm 3.5mm 10mm ×10mm 4.5mm 6.0mm 4.5mm 12mm ×12mm 6.0mm 8.0mm 6.0mm 15mm ×15mm 8.0mm 12mm 8.0mm

PSoC电容式触摸感应技术

PSoC电容式触摸感应技术 PSoC是由Cypress半导体公司推出的具有数字和模拟混合处理能力的可编程片上系统芯片，某些系列的PSoC（如CY8C21X34系列），由于其内部配备的特殊资源，使得它可以很容易地实现电容式触摸感应功能，仅需少量的几个外置分立元件，可以将每一个通用的I/O都配置为电容感应输入。电容式触摸感应原理如图1所示，电路板上两块相邻的覆铜之间存在一个固有的寄生电容Cp，当手指（或其他导体）靠近时，手指和两块覆铜之间又产生新的电容，这些电容相当于并联到原来的Cp之上，当我们把其中一块覆铜连接到PSoC的模拟I/O上，另一块连接到地上，就可以通过测量电容的变化来判断手指的存在。我们把连接到PSoC上的覆铜称之为电容传感器（Capacitive Sensor），电容传感器上需覆盖绝缘材料（产品外壳）。通过在PSoC内部搭建电路并用内建8位处理器的程序来控制电路的运作，就可以把电容的变化转化成计数值的变化，进而转化成按键动作所需要的开关量。 P SoC内部有几种预先设计好的电容感应用户模块，用户模块可以看作是硬件电路配置与软件库函数（API）的集合，用户所需要做的就是在PSoC开发环境（PSoC designer）中将用户模块配置到数字/模拟阵列中，开发环境会自动生成硬件寄存器配置及库函数，剩下的工作就是一些用户模块参数的调整，以及应用代码的编写。整个开发过程非常直观、流畅，对于有嵌入式系统开发经验的工程师来说，很快就会得心应手。电容式感应技术为工业设计提供新的思路有了电容式感应技术，工业设计师首先能想到的就是把传统的机械按键换成电容式的感应开关。这增加了工业设计的灵活性，因为电容式开关可以隐藏在一块完整的表面下边，不需要像机械按键那样需要预留机械部件运动的空间。在有些便携式产品上，设计师希望能在产品上赋予自然的灵性，比如像贝壳一样的MP3播放器、像卵石一样的手机，用电容式开关取代机械按键可以在最大程度上还原设计师的构思，让产品外观有浑然天成的效果。按键是电容式感应技术最常见的应用方式，利用PSoC内建8位处理器的运算，可以在产品上实现更为人性化的操作方式，比如滑动条（一维操作）和触摸板（二维操作）。将多个电容传感器并排放在一起就可以实现滑动条（slider）的功能，如图2所示，PSoC按顺序感测每一个传感器的电容变化，除当前正在被感测的传感器以外，其他的传感器都在PSoC内部连接到地上，这样可以保证每个传感器的电容一致性。

电容式触摸感应按键专业技术原理及应用

电容式触摸感应按键技术原理及应用

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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。C8051F93x-F92x之外，Silicon Labs其它MCU系列可直接连接12个开关，或者通过外部模拟多路复用器连接更多开关。设计触摸感应按键开关因为我们要侦测电容值的变化，所以希望变化幅度越大越好。现在，有三个主要因素会影响开关电容及变化幅度。