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电容式触摸按键解决方案

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惠州市新中新电子技术开发有限公司
电容式触摸按键解决方案
一、方案简介
在便携式媒体播放器和移动手持终端等大容量、高可视性产品的应用中，触摸按键已被广泛采用。由于其具有方便易用，时尚和低成本的优势，越来越多的电子产品开始从传统机械按键转向触摸式按键。
触摸按键方案优点:
1、没有任何机械部件，不会磨损，无限寿命，减少后期维护成本。
2、其感测部分可以放置到任何绝缘层（通常为玻璃或塑料材料）的后面，很容易制成与周围环境相密封的键盘。以起到防潮防水的作用。
3、面板图案随心所欲，按键大小、形状任意设计，字符、商标、透视窗等任意搭配，外型美观、时尚，不褪色、不变形、经久耐用。从根本上解决了各种金属面板以及各种机械面板无法达到的效果。其可靠性和美观设计随意性，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），而且给您的产品倍增活力！
4、触摸按键板可提供UART、IIC、SPI等多种接口，满足各种产品接口需求。
二、原理概述
如图1所示在PCB上构建的电容器，电容式触摸感应按键实际上只是PCB上的一小块“覆铜焊盘”，触摸按键与周围的“地信号”构成一个感应电容，当手指靠近电容上方区域时，它会干扰电场，从而引起电容相应变化。根据这个电容量的变化，可以检测是否有人体接近或接触该触摸按键。
接地板通常放置在按键板的下方，用于屏蔽其它电子产品产生的干扰。此类设计受PCB上的寄生电容和温度以及湿度等环境因素的影响，检测系统需持续监控和跟踪此变化并作出基准值调整。
基准电容值由特定结构的PCB产生，介质变化时，电容大小亦发生变化。
图1 PCB上构建开放式电容器示意图

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触摸按键原理图
图3 子机21键触摸按键方案原理图
实物图片

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图4 无绳子机21键PCB
六、电路板布局注意事项：
1．将电路连接到触摸板
由于电线会增加基准电容，因此应尽量缩短触摸板的连接线。
由于弯曲可能影响整个电容变化，连接线应尽可能保持稳定的形状，这点同样非常重要。
由于触摸板驱动电路本身具有高阻抗，因此应避免将高速或大电流驱动电线靠近触摸板电线。
触摸板的形状和大小
可使用标准实体填充的圆形或方形按键板。 可在按键板上钻孔以便提供背光，这不会影响电容性能。
按键板周围通常是接地区域。 可以使用网状和实体填充。 与接地区域的间隙通常为按键板尺寸的 1/20。
如果使用 10mm 的按键板，则适合使用 的间隙（请参见 图 5）。

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图5 触摸板的大小和形状
在滚动条应用中，按键板应紧密地封装在一起。 在此情况下，未使用的相邻按键板将通过器件接地。
这将在活动按键板周围形成动态接地平面。
通常，按键板尺寸越大，其敏感度就越高。
该限制是当手指无法覆盖按键板区域时，增加按键板尺寸并不会产生更好的效果。
按键板与接地平面之间的间隙也会影响其敏感度。
在滚动条应用中，按键板不能太大，这一点很重要。 普通手指应能覆盖一个半大小的触摸板。
PCB 厚度与非活动表面接地
由于电容器传感器板通常放置在其它电子器件的顶部，这有助于将地线排在 PCB
的下侧，使传感器能够屏蔽下方电子器件产生的辐射噪声。
如果采用 FR4 材料，PCB 的厚度对传感器影响不大。 若采用柔性 PCB 材料，如聚酰亚胺薄膜
(Kapton)，那么材料越薄，下方的接地板就更靠近传感器按键的表面，且可能干扰其电容性能。 通过使用
40% 或更小的网状接地可以减小耦合区域，从而能够降低此影响。
七、覆盖
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