触控控件设计

概览

本文介绍 Altium Designer 如何支持 PCB 触摸控制设计:您可以在原理图上放置可配置的电容式传感器元件,然后通过工程变更单(ECO)在电路板上生成相应的铜箔传感器图案。文章概述了支持的厂商库,说明了触摸传感器的实现与配置方法,并详细介绍了可用的 Atmel、Cypress 和 Microchip 触摸控制传感器类型、用途及其可调尺寸。如果您想实际了解如何直接在 PCB 设计流程中打造简洁美观的触摸界面,不妨从这里开始。继续阅读,看看这些控件如何快速融入您的设计。

- 您将了解 Altium Designer 支持哪些触摸控制厂商库,以及这些库如何提供可配置的按钮、滑条和滚轮。
- 您将了解基本工作流程,包括在原理图上放置触摸传感器、对其进行配置,以及将生成的传感器图案传输到 PCB。
- 您将详细了解支持的 Atmel、Cypress 和 Microchip 触摸传感器类型,以及决定其最终 PCB 几何形状的关键配置选项。
使用 AI 深入了解:

我们当中有多少人最初投身电子领域,是因为被各种酷炫的开关、旋钮、指示灯,以及其他充满科技感的控件所吸引?多年过去,这种吸引力依然存在,只不过如今吸引我们的是“炫酷 GUI”——电子产品上时尚、精美的界面。触摸控制正是这些不断发展、不断缩小的产品界面的核心。触摸控制看似不起眼,却功能强大,能够提升产品的使用效率,通常还能降低制造成本,并通过替代不可避免会磨损的机械开关和旋钮,延长产品的使用寿命。拿起您最喜爱的智能设备,很快就会发现,如果没有触摸控制,它就不那么智能了,当然也会少了许多吸引力和乐趣。

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

  • Atmel 触摸控件 – 提供各种自电容式和互电容式传感器图案(按钮、滚轮、滑条),可与 Atmel® QTouch® 和 QMatrix® 传感器控制器配合使用。

  • Cypress 触摸控件 – 提供各种自电容式传感器图案(按钮、滑条),可与 Cypress® CapSense® 控制器配合使用。

  • Microchip 触摸控件 – 提供各种自电容式传感器图案(环形、滑条),可与 Microchip® mTouch® 控制器配合使用。

要在 Altium Designer 中使用特定厂商的触摸传感器支持,必须在安装的 Altium Designer 中启用 Atmel QTouch、Cypress Capsense 和/或 Microchip mTouch 功能。这些功能可以在安装后启用或禁用。

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 Develop、Altium Designer Agile、Altium Designer)。

通过 Windows Explorer 确认相应的库文件现已出现在 \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library 下的相关文件夹中(默认安装情况下)– 。 启用特定厂商的触摸传感器支持后,将安装相关元件库,其中包含该厂商所支持的不同触摸传感器技术所需的元件,包括触摸滚轮、滑条和按钮。所有元件均可配置,您可以根据设计要求指定触摸传感器几何图形的尺寸和方向。

传感器的实现

在设计中实现触摸传感器时,需要从专用集成库中放置所需类型的传感器并进行配置。 右键单击传感器元件,然后从快捷菜单中选择 Configure,即可打开相应的配置对话框(QTouch 元件对话框、CapSense 元件对话框 或 mTouch 元件对话框)。

请注意,虽然可以使用对话框中的 Sensor Component Type 下拉列表快速切换到其他传感器元件类型(图形符号会相应更新),但元件的 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。

按要求完成配置后,只需更新目标 PCB 即可。系统会通过 ECO 实施所需更改,生成可放置在 PCB 上的传感器图案。接下来,只需根据产品用户界面的需要,将传感器放置在电路板上的相应位置,再将其连接到适用的触摸传感器控制器。PCB 上的每个传感器元件都不是通常意义上的封装,而是实际的铜电极图案。在电路板组装时,会在传感器上方安装覆盖面板。

虽然自电容式传感器图案可以在有或没有覆盖面板的情况下使用,但静电放电(ESD)对相关控制器器件的影响,是决定是否使用此类面板的重要因素。对于互电容式滑条和滚轮传感器,各通道通过各自独立的 X 电极连接到传感器控制器,并共用 Y 电极连接。此类传感器应配合覆盖面板使用,面板应贴合粘接,不留空气间隙。该面板可为 X 电极与 Y 电极之间的电场提供合适的传导介质。
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实现触摸控制非常简单—— 只需在原理图上放置所需类型的传感器元件,根据设计需要进行配置,再将更改推送到 PCB,即可获得传感器图案。

也可以在 PCB 端修改传感器图案,再通过 ECO 将更改推送回相应的原理图图纸。

以下各节将详细介绍可放置到设计中的可配置传感器元件、其配置选项,以及在 PCB 端生成的传感器图案。所有示例均展示默认配置。

Atmel 触摸控件

在 PCB 上创建平面电容式传感器图案时, QTouch Component 对话框提供了用于配置原理图图纸上触摸传感器元件的控件。 这些传感器图案可与 Atmel® QTouch® 和 QMatrix® 系列传感器控制器配合使用,图案中的相应电极连接至这些控制器。

Atmel 触摸控件 – 支持的自电容式传感器

您的 PCB 设计可以使用以下受支持的自电容式传感器。

按钮(或按键)传感器是一种 zero-dimensional 传感器。它只有一个接触点。滑条和滚轮传感器属于 one-dimensional 传感器,可检测手指沿单一轴线的移动。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实体电阻实现插值。

这些传感器的每个通道(电极)都通过单独的直接连接接入传感器控制器。就其发出的电场而言,此类传感器不具有方向性。虽然它们可以在有覆盖面板或无覆盖面板的情况下使用,但静电放电(ESD)对相关控制器件的影响,是决定使用此类面板的主要因素。

所有这些传感器均适用于 Atmel QTouch 传感器控制器。

Atmel 触摸控件 – 支持的互电容式传感器

支持在 PCB 设计中使用以下互电容式传感器。

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,可检测手指沿单一轴线的移动。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实体电阻来实现插值。

这些传感器均具有 X(发射)电极和 Y(接收)电极,传感器控制器负责测量 X 与 Y 之间的互电容。对于滑条和滚轮传感器,多个通道各自通过独立的 X 电极连接到传感器控制器,并共用一个 Y 电极连接。此类传感器应配合覆盖面板使用,面板粘接时不得留有空气间隙。该面板为 X 电极和 Y 电极之间的电场提供合适的传导介质。

所有这些传感器均适合与 Atmel QMatrix 传感器控制器配合使用。

Cypress 触摸控件

在 PCB 上创建适用于 Cypress® CapSense® 和 PSoC® 系列控制器的平面电容式传感器图案时,可使用 CapSense Component 对话框中的控件来配置原理图页上的触摸传感器元件。

Cypress 的 CapSense 控制器基于可编程片上系统(PSoC®)平台,传感器图案中的相应电极连接到这些控制器。CapSense 控制器包括以下类别:

  • 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)。

以下自电容式传感器类型可用于 PCB 设计。

按钮传感器是一种 zero-dimensional 传感器,具有单个接触点。滑条传感器是 one-dimensional 传感器,可检测手指沿单一轴线的移动。

这些传感器的每个通道(电极)均通过单独的连接直接接至传感器控制器。就其发出的电场而言,这类传感器不具有方向性。虽然它们既可在覆盖面板的情况下使用,也可在不覆盖面板的情况下使用,但静电放电(ESD)对相关控制器器件的影响,是决定是否使用此类面板的重要考量因素。

所有这些传感器均适用于 Cypress CapSense 和 PSoC 控制器。

Microchip 触摸控件

在 PCB 上创建适用于 Microchip® mTouch® 系列控制器的平面电容式传感器图形时,mTouch Component 对话框提供了用于配置原理图图纸上触摸传感器元件的控件。传感器图形中的相应电极连接到 Microchip mTouch 控制器,这些控制器通常为 PIC 器件。以下自电容式传感器类型可用于您的 PCB 设计。

滑条传感器是 one-dimensional 传感器,可检测手指沿单一轴线的移动。

这些传感器的每个通道(电极)均通过单独的连接直接接至传感器控制器。就其发出的电场而言,这类传感器不具有方向性。虽然它们既可在覆盖面板的情况下使用,也可在不覆盖面板的情况下使用,但静电放电(ESD)对相关控制器器件的影响,是决定是否使用此类面板的重要考量因素。

所有这些传感器均适用于 Microchip mTouch 控制器。

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