电容式触摸感应器
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2020-10-22
11:55:12
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电容式触摸感应器电容式触摸感应器
触摸感应器已经在业界广泛使用很多年，但直到近期，随着混合信号可编程设备的发展，电容式触摸传感器才
在广泛的消费类电子产品中成为传统机械式开关的替代品。
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触摸感应器已经在业界广泛使用很多年，但直到近期，随着混合信号可编程设备的发展，电容式触摸
电容式感应开关是一个非常有吸引力的开关，但它需要适当的物理尺寸，以及在典型的电容式传感器设计中使用一个3毫米或
更薄的薄膜叠层。随着薄膜叠层厚度的增加。通过薄膜叠层来感应手指会而变得越来越困难。换言之，薄膜叠层厚度的增加，
调谐系统的处理过程就从”科学技术”转到了”设计技巧”上了。为了演示如何使一个电容式传感器突破当今技术的限制，在此示
例系统中使用的玻璃覆盖的厚度定为10毫米。玻璃具有易于使用、容易获得和透明的特点，你可以看到在玻璃下面的传感器
的电路焊盘。玻璃覆盖层也在所谓的“白色家电”(家用电器)中直接应用。
1．手指电容．手指电容
任何电容传感系统的核心都是一组与电场相互作用的导电体。人体的组织充满导电电解质，这些电解质被人体表皮所覆盖，人
体表皮是有损耗的绝缘体。这种手指导电性使得电容式触摸感应成为可能。
一个简单的平行板电容器有两个被介质层分开的导体。在这个系统的大部分能量都集中在两个平行板块之间，但还是会有部分
能源溢出到电容器两个板之外，与这种效应相关的电场线被称为电场边缘场。生产出实用的电容式传感器面临的挑战之一就是
要设计出一组印刷电路的走线。这种走线方法能使用户获取到一个有效的感应区域。对于这种传感器模式。平行板电容器并不
是很好的选择。
在边缘电场附近放置一个手指会增加电容系统的导电表面面积。由手指引起的额外电荷存储容量通常被称为手指电容(Cf)。没
有手指放在表面时传感器的电容在本文中用Cp表示。它代表寄生电容。
有一个有关电容式传感器常见的误解是，为了能让系统工作，手指需要与地连接。手指之所以可以被系统感觉，因为手指是带
电的，当手指浮动或接地时。系统都能感受到。
2．传感器的．传感器的PCB布局布局
图1显示了印刷电路板(PCB)的顶视图，在这个设计例子中，此PCB实现了其中的一个电容式传感器按钮。
该按钮的直径为10毫米，相当于一个成年人指尖的平均尺寸。此演示电路的PCB板包括中心间距20毫米的4个上述设计方法的
按钮。如图所示，顶层连接着接地面。该传感器焊盘与接地面之间间隔着一个均匀的空隙。该间隙的大小是一个重要的设计参
数。如果差距设置太小，太多的场能量会直接转到地层。如果设置过大，场能会直接穿过叠层，而失去控制。0.5毫米大小的
间隙对于引导边缘场通过10mm玻璃覆盖层是最佳间距。
图2显示了同一种样感应模式的一个截面图。
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