在智能門鎖的觸摸方案中,有電感式觸摸、電容式觸摸、機械按鍵觸摸,基于成本、方案成熟度、結(jié)構(gòu)空間限制問題,電容式觸控目前已然成為智能門鎖觸控的首選方案。
覆蓋物選擇
選擇覆蓋材料考慮的關(guān)鍵因素:電容耦合性能(介電常數(shù))
材料上需要注意,介電常數(shù)越高,手指與傳感器板之間的電容耦合性能就越好,如下幾款材料,除空氣、木頭外,都適合用作覆蓋材料。
結(jié)構(gòu)上必須注意,盡量不要在傳感器與覆蓋材料之間留有空隙,由于空隙可能聚集水分,當(dāng)溫度突然改變時這些水分可能凝聚到傳感器表面,導(dǎo)致觸摸異常。
厚度上必須注意,對應(yīng)不同材料觸控芯片都會有最大的覆蓋物厚度限制,比如大多數(shù)芯片方案玻璃的最大厚度必須控制在3mm以內(nèi),超過這個厚度,觸控靈敏度明顯下降。
電磁兼容性與材料、結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計都相關(guān);
材料上,如下為一些常用材料12kV ESD保護的最小厚度,在結(jié)構(gòu)上,避免觸控板與外界直接可物理接觸;
電路設(shè)計上參考如下幾個點:
- 在觸摸芯片VDD與GND之間并聯(lián)放置0.1uf電容,起退耦和旁路作用,該電容盡量接近芯片電源;
- 適當(dāng)增大觸控按鍵通道匹配電阻,如在按鍵通道引線上靠近芯片端串聯(lián)100Ω電阻,可以降低脈沖電平邊沿的陡峭程度,減少高次諧波。該匹配電阻是否需要預(yù)留具體參考芯片推薦設(shè)計;
- 鋪地,將觸控焊盤到芯片之間的走線進行包地處理,吸收電磁輻射,另外,焊盤背面若鋪地,可采用網(wǎng)格鋪地的方式,既保證靈敏度,又可提升抗干擾能力。針對不同芯片設(shè)計效果,有些方案可能會推薦實鋪地的方式
PCB布局走線
- 盡量減少走線和觸控傳感器的的寄生電容,當(dāng)走線縮短變窄時,走線電容會變小,有些芯片為了調(diào)節(jié)走線電容,會在芯片端預(yù)留電容位置,用以調(diào)節(jié)靈敏度;
- 走線寬度、間隙查看芯片推薦值,以sypress Capsense推薦為例:走線不能大于7mil(0.18mm),走線必須圍繞著網(wǎng)格接地,且走線與接地間的間隙介于 10 mil 到20 mil(0.25 mm 到 0.51 mm)之間;
- 為避免信號串?dāng)_,不要在通信線路接近的地方走線,如果必須交叉,則需要確保交叉點呈直角
- 使用最小的過孔數(shù)量,為了減短走線長度,可將過孔放置在傳感器的導(dǎo)電片上
- 接地,在感應(yīng)板的頂層、底層進行接地層填充,對于實地、網(wǎng)格地,包括網(wǎng)格地與間隙的問題,由于實地、過于密集的GND會增加電容,相對降低靈敏度,因此需要在維持良好的觸摸信號和增加系統(tǒng)抗噪能力之間進行權(quán)衡。以sypress capsense推薦為例,網(wǎng)格接地規(guī)格是:25%在頂層(7 mil 線路, 45 mil 間距)和 17%在底層(7 mil 線路, 70 mil 間距)
- 在芯片選型時,可關(guān)注是否支持接近感應(yīng)功能,接近感應(yīng)功能可在手指尚未觸碰至覆蓋材料時即開啟快速偵測功能,且對于水滴引發(fā)的誤觸發(fā)可通過加屏蔽電極的方法起到一個屏蔽處理的功能。
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