Designing with Touch Controls

我们当中有多少人是因为被各种酷炫的开关、旋钮、指示灯以及其他以“装置感”为中心的控制件所吸引,才踏入电子领域的?快进到若干年后,这种吸引力依然存在,只是如今它被“炫酷 GUI”的因素所取代——电子产品拥有更简洁、更性感的界面。在这些不断进化(并持续缩小)的产品界面中,触控是核心。触控低调却强大:它让产品更高效易用,通常还能降低制造成本;并且由于用触控替代了不可避免会磨损的机械开关与旋钮,从而延长产品寿命。拿起你最喜欢的一件智能科技产品,你很快就会意识到:没有触控,它就只是……不那么智能——而且肯定也没那么有参与感、没那么好玩。

Altium Designer 支持在 PCB 上创建平面电容式传感器图形。支持以下厂商:

  • Atmel Touch Controls – 提供多种自电容与互电容传感器图形(按钮、滚轮、滑条),可用于 Atmel® QTouch® 与 QMatrix® 传感器控制器。

  • Cypress Touch Controls – 提供多种自电容传感器图形(按钮、滑条),可用于 Cypress® CapSense® 控制器。

  • Microchip Touch Controls – 提供多种自电容传感器图形(环形、滑条),可用于 Microchip® mTouch® 控制器。

要在 Altium Designer 中访问特定厂商的触控传感器支持,必须为你的 Altium Designer 安装启用 Atmel QTouchCypress Capsense 和/或 Microchip mTouch 功能。这些功能可在安装后启用/禁用。

有关更改已安装核心功能的更多信息,请参阅 Installing & Managing 页面(Altium Designer DevelopAltium Designer AgileAltium Designer)。

请通过 Windows Explorer 验证相应的库文件现在已在 \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library (默认安装)中的关联文件夹内可用—— 。 为特定厂商启用触控传感器支持会安装该厂商所支持的不同触控传感器技术所需的相关元件库,包括触控滚轮、滑条和按钮。所有元件均可配置,允许你根据设计需求指定触控传感器几何形状的尺寸与方向。

传感器实现

在设计中实现触控传感器的方法是:从专用的集成库中放置并配置所需的传感器类型。 在原理图上对传感器元件右键,并从上下文菜单中选择 Configure,即可打开相应的配置对话框(QTouch Component dialogCapSense Component dialogmTouch Component dialog)。

请注意:虽然你可以在这些对话框中使用 Sensor Component Type 下拉列表快速切换到不同的传感器元件类型(图形符号会相应更新),但该元件的 Comment  和 Description 以及 Design Item ID (针对链接的库元件)仍将反映并引用最初放置的传感器类型。

按需求完成配置后,只需更新目标 PCB——系统会使用 ECO 来执行所需更改,从而在 PCB 上生成用于放置的传感器图形。接下来只需将传感器放置在电路板上需要的位置,以实现产品的用户界面,然后将它们连接到相应的触控传感器控制器即可。PCB 上的每个传感器元件并不是通常意义上的封装(footprint),而是实际的铜电极图形。电路板装配时,会在传感器上方覆盖一层面板。

尽管自电容类型的传感器图形可在有或没有覆盖面板的情况下使用,但与相关控制器器件有关的静电放电(ESD)影响,是决定是否使用该面板的重要因素。对于基于互电容的滑条与滚轮传感器,多个通道具有各自独立的 X 电极与传感器控制器连接,同时共享一个 Y 电极连接。这类传感器应配合覆盖面板使用,并且粘接时不应有空气间隙。面板为 X 与 Y 电极之间的电场提供了合适的传导介质。
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实现触控控制非常简单——只需在原理图上放置所需的传感器类型元件,按设计需求进行配置,然后将更改推送到 PCB,即可获得传感器图形。

也可以在 PCB 端修改传感器图形,并通过 ECO 将更改回推到相应的原理图页。

以下各节将更深入地介绍可放置到设计中的可配置传感器元件、它们的配置选项,以及在 PCB 端得到的传感器图形。每种情况均展示默认配置。

Atmel Touch Controls

Th QTouch Component 对话框提供控件,用于在原理图页上配置触控传感器元件,以便在 PCB 上创建平面电容式传感器图形,供一系列 Atmel® QTouch® 与 QMatrix® 传感器控制器使用;传感器图形中的相应电极将连接到这些控制器。

Atmel Touch Controls – 支持的自电容类型传感器

以下自电容类型传感器可用于你的 PCB 设计。

按钮(或按键)传感器是 zero-dimensional 传感器。它只有一个接触点。滑条和滚轮传感器是 one-dimensional 传感器——它们检测手指沿单一轴向的移动。空间插值式传感器利用电极的几何形状对电场进行插值;电阻插值式传感器则使用物理电阻来实现插值。

这些传感器的每个通道(电极)都与传感器控制器进行单一、直接的连接。就其发射的电场而言,这类传感器是无方向性的。它们既可在有覆盖面板的情况下使用,也可在无覆盖面板的情况下使用;但与相关控制器器件有关的静电放电(ESD)影响,是是否使用该面板的重要考量因素。

所有这些传感器都适用于 Atmel QTouch 传感器控制器。

Atmel Touch Controls – 支持的互电容类型传感器

以下互电容类型传感器可用于你的 PCB 设计。

按钮(或按键)传感器是一种 zero-dimensional 传感器。它只有一个接触点。滑条和滚轮传感器是 one-dimensional 传感器——它们检测手指沿单一轴向的移动。空间插值式传感器利用电极的几何形状对电场进行插值;电阻插值式传感器则使用物理电阻来实现插值。

这些传感器都具有 X(发射)和 Y(接收)电极,传感器控制器通过测量 X 与 Y 之间的互电容来工作。对于基于滑条和滚轮的传感器,多个通道各自具有独立的 X 电极连接到传感器控制器,而 Y 电极连接为共用。此类传感器应与覆盖面板配合使用,并在无空气间隙的情况下进行粘接。该面板为 X 与 Y 电极之间的电场提供合适的传导介质。

所有这些传感器都适用于 Atmel QMatrix 传感器控制器。

Cypress Touch Controls

该 CapSense Component 对话框提供控件,用于在原理图页上配置触摸传感器组件,以便在 PCB 上创建平面电容式传感器图案,供一系列 Cypress® CapSense® 和 PSoC® 控制器使用。

Cypress 的 CapSense 控制器(传感器图案中相应电极将连接到其上)基于可编程片上系统(PSoC®)平台。CapSense 控制器类别包括:

  • CapSense®
  • CapSense® Plus
  • CapSense® Express
  • PSoC® 控制器系列——PSoC® 1、PSoc® 3、PSoC® 4 和 PSoC® 5LP(取代了 PSoC® 5 系列)。

以下自电容传感器类型可用于你的 PCB 设计。

按钮传感器是 zero-dimensional 传感器。它只有一个接触点。滑条传感器是 one-dimensional 传感器——它们检测手指沿单一轴向的移动。

这些传感器的每个通道(电极)都与传感器控制器进行单一、直接的连接。就其发射的电场而言,这类传感器是无方向性的。尽管它们可在有或没有覆盖面板的情况下使用,但与相关控制器器件有关的静电放电(ESD)影响,是决定是否使用该面板的主要因素。

所有这些传感器都适用于 Cypress CapSense 和 PSoC 控制器。

Microchip 触控控制器

该 mTouch Component 对话框提供控件,用于在原理图页上配置触控传感器组件,以便在 PCB 上创建平面电容式传感器图案,供 Microchip® mTouch® 控制器系列使用。Microchip 的 mTouch 控制器(传感器图案中相应电极所连接的对象)通常为 PIC 器件。以下自电容传感器类型可用于你的 PCB 设计。

滑条传感器是 one-dimensional 传感器——它们检测手指沿单一轴向的移动。

这些传感器的每个通道(电极)都与传感器控制器进行单一、直接的连接。就其发射的电场而言,这类传感器是无方向性的。尽管它们可在有或没有覆盖面板的情况下使用,但与相关控制器器件有关的静电放电(ESD)影响,是决定是否使用该面板的主要因素。

所有这些传感器都适用于 Microchip mTouch 控制器。

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