電容式觸摸按鍵原理調(diào)研總結(jié)-觸摸IC芯片

工作原理：

觸摸按鍵根據(jù)它們不同的工作原理可分為兩大類(lèi)：電阻式觸摸按鍵與電容式感應(yīng)按鍵

目前大多數(shù)的觸摸按鍵都應(yīng)用的是電容式感應(yīng)按鍵，電容觸摸按鍵感應(yīng)原理是利用人體的感應(yīng)電容來(lái)檢測(cè)是否有手指存在，在沒(méi)有手指按下時(shí)，按鍵上由于分布電容的存在，因此按鍵對(duì)地存在一定的靜態(tài)電容。

當(dāng)人的手指按下或者接近按鍵時(shí)，人體的寄生電容將耦合到靜態(tài)電容上，使按鍵的最終電容值變大，該變化的電容信號(hào)再輸入到單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，將變化的電容量轉(zhuǎn)換成某種電信號(hào)的變化量，再由一定的算法來(lái)檢測(cè)和判斷這個(gè)變化量的程度，當(dāng)這個(gè)變化量超過(guò)一定的域值時(shí)就認(rèn)為手指按下。在沒(méi)有手指按下時(shí)，各按鍵對(duì)地有一個(gè)等效的靜態(tài)電容，當(dāng)有手指按下時(shí)，人體電容就疊加到按鍵上，使按鍵對(duì)地的電容增加，這樣獲得的電容Cp再輸入到芯片中進(jìn)行處理。

任何兩個(gè)導(dǎo)電的物體之間都存在著感應(yīng)電容，一個(gè)按鍵即一個(gè)焊盤(pán)與大地也可構(gòu)成一個(gè)感應(yīng)電容，在周?chē)h(huán)境不變的情況下，該感應(yīng)電容值是固定不變的微小值。當(dāng)有人體手指靠近觸摸按鍵時(shí)，人體手指與大地構(gòu)成的感應(yīng)電容并聯(lián)焊盤(pán)與大地構(gòu)成的感應(yīng)電容，會(huì)使總感應(yīng)電容值增加。電容式觸摸按鍵IC在檢測(cè)到某個(gè)按鍵的感應(yīng)電容值發(fā)生改變后，將輸出某個(gè)按鍵被按下的確定信號(hào)。電容式觸摸按鍵因?yàn)闆](méi)有機(jī)械構(gòu)造，所有的檢測(cè)都是電量的微小變化，所以對(duì)各種干擾會(huì)更加敏感，因此觸摸按鍵設(shè)計(jì)、觸摸面板的設(shè)計(jì)以及觸摸IC的選擇都十分關(guān)鍵。

觸摸面板必須選用絕緣材料，可以是玻璃、聚苯乙烯、聚**乙烯（pvc）、尼龍、樹(shù)脂玻璃等，按鍵正上方1mm以內(nèi)不能有金屬，觸摸按鍵50mm以內(nèi)的金屬必須接地，否則金屬會(huì)影響案件的靈敏度。在生產(chǎn)過(guò)程中，要保持面板的材質(zhì)和厚度不變，面板的表面噴涂必須使用絕緣的涂料。

觸摸PAD設(shè)計(jì)：

觸摸PAD材料：

觸摸PAD可以用PCB銅箔、金屬片、平頂圓柱彈簧、導(dǎo)電棉、導(dǎo)電油墨、導(dǎo)電橡膠、導(dǎo)電玻璃的ITO層等。不管使用什么材料，按鍵感應(yīng)盤(pán)必須緊密貼在面板上，中間不能有空氣間隙。當(dāng)用平頂圓柱彈簧時(shí)，觸摸線和彈簧連接處的PCB，鏤空鋪地的直徑應(yīng)該稍大于彈簧的直徑，保證彈簧即使被壓縮到PCB板上，也不會(huì)接觸到鋪地。 

觸摸PAD形狀：

原則上可以做成任意形狀，中間可留孔或鏤空。作者推薦做成邊緣圓滑的形狀，可以避免尖端放電效應(yīng)。一般應(yīng)用圓形和正方形較常見(jiàn)。

觸摸PAD面積大?。?

按鍵感應(yīng)盤(pán)面積大小：最小4mm×4mm，最大30mm×30mm。實(shí)際面積大小根據(jù)靈敏度的需求而定，面積大小和靈敏度成正比。一般來(lái)說(shuō)，按鍵感應(yīng)盤(pán)的直徑要大于面板厚度的4倍，并且增大電極的尺寸，可以提高信噪比。各個(gè)感應(yīng)盤(pán)的形狀和面積應(yīng)該相同，以保證靈敏度一致。通常在絕大多數(shù)應(yīng)用里，12mm×12mm是個(gè)典型值。

觸摸PAD之間距離：

各個(gè)觸摸PAD間的距離要盡可能的大一些（大于5mm），這樣可以減少它們形成的電場(chǎng)之間的相互干擾。當(dāng)用PCB銅箔做觸摸PAD時(shí)，若觸摸PAD間距離較近（5mm～10mm），觸摸PAD必須用鋪地隔離。如果各個(gè)觸摸PAD距離較遠(yuǎn)，也應(yīng)該盡可能的鋪地隔離。適當(dāng)拉大各觸摸PAD間的距離，對(duì)提高觸摸靈敏度有一定幫助。

PCB布線注意事項(xiàng)：

1.觸摸按鍵的最小面積建議不小于5*5mm，但要視絕緣材料材質(zhì)和厚度而定。

2.觸摸按鍵之間或觸摸按鍵與元器件之間的最小距離以不小于4mm為最佳，如靈敏度調(diào)高則間距相對(duì)需要增加。

3.雙面板觸摸感應(yīng)PAD的周?chē)c背面一般建議不鋪地，觸摸感應(yīng)PAD與PAD之間盡量避免不同PAD之平行引線距離過(guò)近，這些都能降低觸摸按鍵的靈敏度。

注意：觸摸按鍵的使用前提是需要一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)電容值，不應(yīng)當(dāng)動(dòng)態(tài)地測(cè)試觸摸按鍵電路的可行性。

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