Wie viele von uns sind zur Elektronik gekommen, weil sie von der Vielzahl cooler Schalter, Knöpfe, Lichter und anderer herrlich gadget-zentrierter Bedienelemente angezogen wurden? Spulen wir einige Jahre vor, und diese Faszination ist immer noch da – nur wurde sie inzwischen durch den Faktor „schicke GUI“ ersetzt: elektronische Produkte mit einer eleganten, attraktiven Benutzeroberfläche. Im Zentrum dieser sich ständig weiterentwickelnden (und schrumpfenden) Produktschnittstellen steht die Touch-Bedienung. Dezent und doch leistungsstark macht die Touch-Bedienung ein Produkt effizienter in der Nutzung, senkt in der Regel die Herstellungskosten und erhöht – durch den Ersatz mechanischer Schalter und Drehregler, die unvermeidlichem Verschleiß ausgesetzt sind – die Lebensdauer dieses Produkts. Nehmen Sie Ihr bevorzugtes Stück smarter Technologie zur Hand, und Sie werden schnell feststellen, dass es ohne Touch-Bedienung schlicht, nun ja, nicht so smart wäre – und ganz sicher deutlich weniger ansprechend und unterhaltsam.
Altium Designer unterstützt die Erstellung planarer kapazitiver Sensormuster auf Ihrer Leiterplatte. Die folgenden Anbieter werden unterstützt:
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Atmel Touch Controls – verschiedene Sensormuster für Eigenkapazitäts- und Gegenkapazitätsverfahren (Tasten, Räder, Schieberegler) sind verfügbar, zur Verwendung mit Atmel® QTouch®- und QMatrix®-Sensorcontrollern.
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Cypress Touch Controls – verschiedene Sensormuster für das Eigenkapazitätsverfahren (Tasten, Schieberegler) sind verfügbar, zur Verwendung mit Cypress® CapSense®-Controllern.
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Microchip Touch Controls – verschiedene Sensormuster für das Eigenkapazitätsverfahren (Ring, Schieberegler) sind verfügbar, zur Verwendung mit Microchip® mTouch®-Controllern.
Um die Touch-Sensor-Unterstützung eines bestimmten Anbieters in Altium Designer zu nutzen, muss die Funktion Atmel QTouch, Cypress Capsense und/oder Microchip mTouch für Ihre Installation von Altium Designer aktiviert sein. Diese Funktionen können nach der Installation aktiviert/deaktiviert werden.
Weitere Informationen zum Ändern installierter Kernfunktionen finden Sie auf der Seite Installing & Managing (Altium Designer Develop, Altium Designer Agile, Altium Designer).
Prüfen Sie über Windows Explorer, dass die entsprechenden Bibliotheksdateien nun im zugehörigen Ordner in \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library (bei einer Standardinstallation) verfügbar sind – 
. Durch das Aktivieren der Touch-Sensor-Unterstützung für einen bestimmten Anbieter wird die entsprechende Komponentenbibliothek installiert, die für die verschiedenen von diesem Anbieter unterstützten Touch-Sensor-Technologien benötigt wird, einschließlich Touch-Rädern, Schiebereglern und Tasten. Alle Komponenten sind konfigurierbar, sodass Sie Größe und Ausrichtung der Touch-Sensor-Geometrien entsprechend Ihren Designanforderungen festlegen können.
Sensorimplementierung
Ein Touch-Sensor wird in einem Design implementiert, indem der erforderliche Sensortyp aus einer dedizierten integrierten Bibliothek platziert und konfiguriert wird. Auf den zugehörigen Konfigurationsdialog (QTouch Component dialog, CapSense Component dialog oder mTouch Component dialog) für eine Sensorkomponente greifen Sie zu, indem Sie mit der rechten Maustaste auf die Komponente klicken und Configure im Kontextmenü wählen.
Beachten Sie, dass Sie zwar das Dropdown-Menü Sensor Component Type in den Dialogen verwenden können, um schnell zu einem anderen Sensorkomponententyp zu wechseln (das grafische Symbol wird entsprechend aktualisiert), die Comment und Description der Komponente sowie das Design Item ID (für die verknüpfte Bibliothekskomponente) jedoch weiterhin den ursprünglich platzierten Sensortyp widerspiegeln und auf diesen verweisen.
Nach der gewünschten Konfiguration aktualisieren Sie einfach die Ziel-PCB – ein ECO wird verwendet, um die erforderlichen Änderungen umzusetzen, was zur Erstellung des Sensormusters für die Platzierung auf der Leiterplatte führt. Danach müssen die Sensoren nur noch an den Stellen auf der Platine platziert werden, an denen sie für die Benutzeroberfläche Ihres Produkts benötigt werden, und anschließend mit den entsprechenden Touch-Sensor-Controllern verdrahtet werden. Jede Sensorkomponente auf der PCB ist kein Footprint im üblichen Sinn, sondern vielmehr das eigentliche Kupferelektrodenmuster. Beim Zusammenbau der Platine wird eine darüberliegende Abdeckung über einem Sensor angebracht.
Obwohl Sensormuster vom Typ Eigenkapazität mit oder ohne darüberliegende Abdeckung verwendet werden können, sind elektrostatische Entladungen (ESD) – in Bezug auf den zugehörigen Controller-Baustein – ein wesentlicher Grund für den Einsatz einer solchen Abdeckung. Bei Schieberegler- und Rad-Sensoren auf Basis des Gegenkapazitätsverfahrens besitzen mehrere Kanäle eindeutige X-Elektrodenverbindungen zum Sensorcontroller sowie eine gemeinsame Y-Elektrodenverbindung. Solche Sensoren sollten mit einer darüberliegenden Abdeckung verwendet werden, die ohne Luftspalte verbunden ist. Diese Abdeckung stellt einen geeigneten Übertragungsweg für die elektrischen Felder zwischen den X- und Y-Elektroden bereit.
Die Implementierung einer Touch-Bedienung ist kinderleicht – platzieren Sie einfach die erforderliche Sensortyp-Komponente im Schaltplan, konfigurieren Sie sie entsprechend Ihren Designanforderungen und übertragen Sie dann die Änderungen auf die PCB, um das Sensormuster zu erhalten.
Ein Sensormuster kann auch auf der PCB-Seite geändert werden, und die Änderungen können über ein ECO zurück auf das entsprechende Schaltplanblatt übertragen werden.
Die folgenden Abschnitte betrachten die konfigurierbaren Sensorkomponenten, die in einem Design platziert werden können, ihre Konfigurationsoptionen und das daraus resultierende Sensormuster auf der PCB-Seite genauer. In jedem Fall werden die Standardkonfigurationen vorgestellt.
Atmel Touch Controls
Der Dialog QTouch Component stellt Steuerelemente zur Konfiguration einer Touch-Sensorkomponente auf einem Schaltplanblatt bereit, wenn planare kapazitive Sensormuster auf Ihrer PCB erstellt werden, zur Verwendung mit der Reihe von Atmel® QTouch®- und QMatrix®-Sensorcontrollern, mit denen die entsprechenden Elektroden aus den Sensormustern verbunden werden.
Atmel Touch Controls – Unterstützte Sensoren vom Typ Eigenkapazität
Die folgenden Sensoren vom Typ Eigenkapazität werden zur Verwendung in Ihren PCB-Designs unterstützt.
QTouchButton – Button (or Key) Sensor (Single Channel)
Verwenden Sie die Komponente QTouchButton, um einen Tasten- (Key-)Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler? Nein, ein null-dimensionaler Sensor auf Basis des Eigenkapazitätsverfahrens mit einem einzelnen Kanal zur direkten Verbindung mit einem Atmel-QTouch-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der PCB ist eine einfache rechteckige Elektrode.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente QTouchButton
Die folgenden Optionen stehen zur Verfügung:
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height - die Höhe des Sensormusters (bis zu 1000 mm).
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width - die Breite des Sensormusters (bis zu 1000 mm).
SmallQTouchSlider – Small Spatially-interpolated Slider Sensor (3 Channels)
Verwenden Sie die Komponente SmallQTouchSlider, um einen kleinen Schieberegler-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler, räumlich interpolierter Sensor auf Basis des Eigenkapazitätsverfahrens mit drei Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Atmel-QTouch-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus einfachen rechteckigen Elektroden. Das Muster besteht aus zwei Elektroden in voller Größe für die Kanäle 1 und 2, wobei Kanal 3 an beiden Enden in zwei halb so große Elektroden aufgeteilt ist.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente SmallQTouchSlider
Die folgenden Optionen stehen zur Verfügung:
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height - die Höhe des Sensormusters (zwischen 5 mm und 15 mm).
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width - die Breite des Sensormusters (zwischen 21 mm und 26 mm).
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gap thickness - der Abstand bzw. Spalt zwischen benachbarten Sensorkanälen (zwischen 0,1 mm und 0,5 mm).
SmallQTouchWheel – Small Spatially-interpolated Wheel Sensor (3 Channels)
Verwenden Sie die Komponente SmallQTouchWheel, um einen kleinen Rad-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler, räumlich interpolierter Sensor auf Basis des Eigenkapazitätsverfahrens mit drei Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Atmel-QTouch-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus einfachen keilförmigen Elektroden.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente SmallQTouchWheel
Die folgende Option steht zur Verfügung:
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diameter - der Durchmesser des Sensormusters (zwischen 12 mm und 20 mm).
MediumQTouchSlider – Medium Spatially-interpolated Slider Sensor (3 Channels)
Verwenden Sie die Komponente MediumQTouchSlider, um einen mittelgroßen Schieberegler-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler, räumlich interpolierter Sensor auf Basis des Eigenkapazitätsverfahrens mit drei Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Atmel-QTouch-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus gezahnten Elektroden. Das Muster besteht aus zwei Elektroden in voller Größe für die Kanäle 1 und 2, wobei Kanal 3 an beiden Enden in zwei halb so große Elektroden aufgeteilt ist.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente MediumQTouchSlider
Die folgenden Optionen stehen zur Verfügung:
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height - die Höhe des Sensormusters (zwischen 4 mm und 30 mm).
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width - die Breite des Sensormusters (zwischen 26 mm und 60 mm).
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gap thickness - der Abstand bzw. Spalt zwischen benachbarten Sensorkanälen (zwischen 0,1 mm und 0,5 mm).
MediumQTouchWheel – Medium Spatially-interpolated Wheel Sensor (3 Channels)
Verwenden Sie die Komponente MediumQTouchWheel, um einen mittelgroßen Rad-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler, räumlich interpolierter Sensor auf Basis des Eigenkapazitätsverfahrens mit drei Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Atmel-QTouch-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus gezahnten Elektroden.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente MediumQTouchWheel
Die folgenden Optionen stehen zur Verfügung:
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outer diameter - der Außendurchmesser des Sensormusters (zwischen 20 mm und 60 mm).
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inner diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters (6 mm oder mehr).
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gap thickness - der Abstand bzw. Spalt zwischen benachbarten Sensor-„Zähnen“ (zwischen 0,1 mm und 0,5 mm).
MediumResQTouchWheel – Mittelgroßer resistiv interpolierter Wheel-Sensor (12 Kanäle, davon nur 3 mit dem Sensor-Controller verbunden)
Verwenden Sie die MediumResQTouchWheel Komponente, um einen mittelgroßen Wheel-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler Sensor mit Eigenkapazität und resistiver Interpolation, mit drei Kanälen für die direkte Verbindung zu einem Atmel QTouch Sensor-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte besteht aus keilförmigen Elektroden.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die MediumResQTouchWheel Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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number of segments between the channels - die Anzahl der Elektroden-„Abstandssegmente“, die zwischen den drei Kanälen des Sensors hinzugefügt werden.
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outer diameter - der Außendurchmesser des Sensormusters (zwischen 20 mm und 60 mm).
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inner diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters (zwischen 5 mm und 9 mm).
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gap thickness - der Abstand bzw. Spalt zwischen benachbarten Elektrodensegmenten (zwischen 0,1 mm und 0,5 mm).
Der äußere Bogen jedes Segments muss zwischen 6 mm und 8 mm liegen. Dazu müssen Sie den Außendurchmesser, den Innendurchmesser oder die Anzahl der Segmente zwischen den Kanälen anpassen.
Bei der Konfiguration des Sensors können Sie wählen, wie viele Elektroden-„Abstandssegmente“ gleichmäßig zwischen den Kanälen verwendet werden. Die Standardkonfiguration verwendet 3 Segmente, was zu 12 keilförmigen X-Elektroden im Muster führt. Beachten Sie, dass nur 3 dieser Elektroden mit dem Sensor-Controller verbunden sind. Bei dieser Standardkonfiguration sind die 3 mit dem Sensor-Controller verbundenen Kanäle den Pins 1, 5 und 9 der Komponente zugeordnet.
Um die elektrisch angesteuerte Interpolation der elektrischen Felder der Sensoren bereitzustellen, müssen im Design zusätzliche Widerstände verwendet werden, typischerweise mit insgesamt 100 kOhm zwischen aufeinanderfolgenden Kanälen, die mit dem Controller verbunden sind (oder 25 kOhm zwischen Elektrodensegmenten). Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für Widerstände, die mit der Sensorkomponente verdrahtet sind, um für die Standardkonfiguration der Komponente die erforderlichen Widerstandswerte bereitzustellen.
Beispiel für mit der Sensorkomponente verbundene Widerstände zur Bereitstellung der elektrischen Interpolation für den Sensor.
Ein Button- (oder Tasten-) Sensor ist ein zero-dimensional Sensor. Er hat einen einzelnen Berührungspunkt. Slider- und Wheel-Sensoren sind one-dimensional Sensoren – sie erkennen die Bewegung Ihres Fingers entlang einer einzelnen Achse. Ein räumlich interpolierter Sensor nutzt die Geometrie seiner Elektroden, um die elektrischen Felder zu interpolieren. Ein resistiv interpolierter Sensor verwendet physische Widerstände, um die Interpolation bereitzustellen.
Jeder Kanal (jede Elektrode) dieser Sensoren hat eine einzelne, direkte Verbindung zum Sensor-Controller. Solche Sensoren sind hinsichtlich ihrer ausgesendeten elektrischen Felder nicht gerichtet. Obwohl sie mit oder ohne darüberliegendes Panel verwendet werden können, sind die Auswirkungen elektrostatischer Entladung (ESD) – für das zugehörige Controller-Bauteil – ein wesentlicher Grund für den Einsatz eines solchen Panels.
Alle diese Sensoren eignen sich für den Einsatz mit Atmel QTouch Sensor-Controllern.
Atmel Touch Controls – Unterstützte Sensoren vom Mutual-Capacitance-Typ
Die folgenden Sensoren vom Mutual-Capacitance-Typ werden für den Einsatz in Ihren PCB-Designs unterstützt.
QMatrixButton – Button- (oder Tasten-) Sensor (Einzelkanal)
Verwenden Sie die QMatrixButton Komponente, um einen Button- (Tasten-) Sensor zu implementieren. Dies ist ein nulldimensionaler Sensor mit Mutual Capacitance und einem einzelnen Kanal (eine X- und eine Y-Elektrode) für die direkte Verbindung zu einem Atmel QMatrix Sensor-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte besteht aus ineinandergreifenden Fingern der X- und Y-Elektroden in einer insgesamt rechteckigen Form. Das Muster der X-Elektrode umschließt das der Y-Elektrode vollständig.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die QMatrixButton Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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height - die Höhe des Sensormusters (bis zu 1000 mm).
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width - die Breite des Sensormusters (bis zu 1000 mm).
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front panel thickness - die Dicke des Frontpanels. Dieser Wert wird verwendet, um die Dicke des Haupt-„Rands“ der umschließenden X-Elektrode (typischerweise gleich der Paneldicke) sowie die „Finger“ der X-Elektrode und den Abstand zwischen X- und Y-Elektroden (typischerweise die Hälfte der Paneldicke) zu berechnen. Die Dicke des Frontpanels kann zwischen 0,1 mm und 10 mm liegen.
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width of y side of the sensor - die Breite der Y-Elektrode. Diese sollte so dünn wie möglich gehalten werden, zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
SmallQMatrixSlider – 1-lagiger, kleiner räumlich interpolierter Slider-Sensor (n-Kanäle)
Verwenden Sie die SmallQMatrixSlider Komponente, um einen kleinen Slider-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler Sensor mit Mutual Capacitance und räumlicher Interpolation, mit mehreren Kanälen für die direkte Verbindung zu einem Atmel QMatrix Sensor-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte ähnelt einem 1xn Array von Buttons, wobei n die Anzahl der definierten Kanäle ist. X- und Y-Elektroden sind wiederum als ineinandergreifende Finger ausgeführt. Zwischen jeder aufeinanderfolgenden X-Elektrode befindet sich ein Spalt. Die Y-Elektrode ist durchgehend (sie ist allen Kanälen gemeinsam) und besitzt in diesem Spalt einen zusätzlichen Finger. Isolierte Bereiche derselben X-Elektrode werden mithilfe von Vias und einer Leiterbahn auf der gegenüberliegenden Lage der Leiterplatte verbunden.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die SmallQMatrixSlider Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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number of channels - die Anzahl der Kanäle, aus denen das Sensormuster besteht (zwischen 3 und 8).
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number of segments between channels - die Anzahl zusätzlicher Segmente, die zwischen den angegebenen Kanälen hinzugefügt werden, sodass ein längerer Slider erzeugt werden kann (zwischen 0 und 10).
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front panel thickness - die Dicke des Frontpanels. Dieser Wert wird verwendet, um die Dicke des Haupt-„Rands“ der X-Elektrode (typischerweise gleich der Paneldicke) sowie die „Finger“ der X-Elektrode und den Abstand zwischen X- und Y-Elektroden (typischerweise die Hälfte der Paneldicke) zu berechnen. Die Dicke des Frontpanels kann zwischen 0,1 mm und 10 mm liegen.
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height - die Höhe des Sensormusters (zwischen 5 mm und 50 mm).
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width - die Breite des Sensormusters (zwischen 24 mm und 200 mm).
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width of y side of the sensor - die Breite der Y-Elektrode. Diese sollte so dünn wie möglich gehalten werden, zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
SmallQMatrixWheel – 1-lagiger, kleiner räumlich interpolierter Wheel-Sensor (n-Kanäle)
Verwenden Sie die SmallQMatrixWheel Komponente, um einen kleinen Wheel-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler Sensor mit Mutual Capacitance und räumlicher Interpolation, mit mehreren Kanälen für die direkte Verbindung zu einem Atmel QMatrix Sensor-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte ähnelt einem 1xn kreisförmigen Array von Buttons, wobei n die Anzahl der definierten Kanäle ist. X- und Y-Elektroden sind wiederum als ineinandergreifende Finger ausgeführt, wobei die Finger der X-Elektrode verjüngt sind. Zwischen jeder aufeinanderfolgenden X-Elektrode befindet sich ein Spalt. Die Y-Elektrode ist durchgehend (sie ist allen Kanälen gemeinsam) und besitzt in diesem Spalt einen zusätzlichen Finger. Isolierte Bereiche derselben X-Elektrode werden mithilfe von Vias und einer Leiterbahn auf der gegenüberliegenden Lage der Leiterplatte verbunden.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die SmallQMatrixWheel Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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number of channels connected to the MCU - die Anzahl der Kanäle, aus denen das Sensormuster besteht und die mit dem Sensor-Controller verbunden sind (zwischen 4 und 8).
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number of segments between the channels - die Anzahl der Elektroden-„Abstandssegmente“, die zwischen den angegebenen Kanälen des Sensors hinzugefügt werden (zwischen 0 und 10).
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panel thickness - die Dicke des Frontpanels. Dieser Wert wird verwendet, um die Dicke des Haupt-„Rands“ der X-Elektrode (typischerweise gleich der Paneldicke) sowie den Abstand zwischen X- und Y-Elektroden (typischerweise die Hälfte der Paneldicke) zu berechnen. Die Dicke des Frontpanels kann zwischen 0,1 mm und 10 mm liegen.
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outer diameter - der Durchmesser des Sensormusters (zwischen 15 mm und 21 mm).
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width of the y side of the sensor - die Breite der Y-Elektrode. Diese sollte so dünn wie möglich gehalten werden, zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
MediumQMatrixSlider – 2-lagiger, mittelgroßer räumlich interpolierter Slider-Sensor (n-Kanäle)
Verwenden Sie die MediumQMatrixSlider Komponente, um einen mittelgroßen 2-Lagen-Slider-Sensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler Sensor mit Mutual Capacitance und räumlicher Interpolation, mit mehreren Kanälen für die direkte Verbindung zu einem Atmel QMatrix Sensor-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte besteht aus n schräg verlaufenden X-Elektroden, wobei n die Anzahl der definierten Kanäle ist. Zwischen jeder aufeinanderfolgenden X-Elektrode befindet sich ein Spalt. Die Y-Elektrode ist durchgehend (sie ist allen Kanälen gemeinsam) und besteht aus einer Anzahl horizontaler „Finger“. Die Y-Elektrode befindet sich auf dem Top Layer, während die X-Elektroden dahinter auf dem Bottom Layer angeordnet sind.
Jedes X-Elektrodensegment ist 4 mm hoch. Für einen Slider mit größerer Höhe werden zusätzliche Segmente im Wesentlichen in abwechselnder Zickzack-Anordnung gestapelt. Für jede Segmentebene in diesem Stapel wird ein zusätzlicher Finger der Y-Elektrode hinzugefügt. In der Standardkonfiguration, bei der die Höhe des Sliders 12 mm beträgt, umfasst der Stapel drei Segmente für jede X-Elektrode. Die gemeinsame Y-Elektrode hat drei Finger.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die MediumQMatrixSlider Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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number of X channels - die Anzahl der Segmente, aus denen das Sensormuster besteht.
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number of segments between channels - die Anzahl zusätzlicher Segmente, die zwischen den angegebenen Kanälen hinzugefügt werden, sodass ein längerer Slider erzeugt werden kann.
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height - die Höhe des Sensormusters (zwischen 4 mm und 48 mm).
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width - die Breite des Sensormusters (zwischen 20 mm und 150 mm).
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gap thickness - der Abstand bzw. Spalt zwischen benachbarten Sensorkanälen/-segmenten (zwischen 0,1 mm und 0,5 mm).
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width of y side of the sensor - die Breite der Y-Elektrode. Diese sollte so dünn wie möglich gehalten werden, zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
MediumLargeQMatrixWheel – 2-layer, Medium/Large Spatially-interpolated Wheel Sensor (n-channels)
Verwenden Sie die Komponente MediumLargeQMatrixWheel, um einen mittelgroßen 2-Lagen-Wheelsensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler, räumlich interpolierter Sensor mit gegenseitiger Kapazität und mehreren Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Atmel QMatrix-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte besteht aus n X-Elektroden mit gekrümmten Zähnen, wobei n die Anzahl der definierten Kanäle ist. Zwischen jeder aufeinanderfolgenden X-Elektrode befindet sich ein Abstand. Die Y-Elektrode ist durchgehend (sie ist allen Kanälen gemeinsam) und besteht aus einer Anzahl von „Ringen“. Die Y-Elektrode befindet sich auf dem Top Layer, die X-Elektroden dahinter auf dem Bottom Layer.
Jedes X-Elektrodensegment ist radial 4 mm hoch. Bei einem Wheel mit größerem Durchmesser werden zusätzliche Segmente im Wesentlichen radial nach außen in einer alternierenden Form mit gekrümmten Zähnen gestapelt. Für jede Segmentebene in diesem Stapel wird ein zusätzlicher Y-Elektroden-„Ring“ hinzugefügt. In der Standardkonfiguration mit einem Innendurchmesser von 16 mm und einem Außendurchmesser von 40 mm umfasst der Stapel drei Segmente für jede X-Elektrode. Die gemeinsame Y-Elektrode hat entsprechend drei Ringe.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente MediumLargeQMatrixWheel
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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number of channels connected to the MCU - die Anzahl der Kanäle, aus denen das Sensormuster besteht und die mit dem Sensorcontroller verbunden werden (zwischen 4 und 8).
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number of segments between the channels - die Anzahl der Elektroden-„Abstandssegmente“, die zwischen den angegebenen Kanälen des Sensors hinzugefügt werden (zwischen 0 und 10).
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outer diameter - der Außendurchmesser des Sensormusters (zwischen 20 mm und 500 mm).
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inner diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters (5 mm oder mehr und weniger als 8 mm kleiner als der Außendurchmesser).
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gap thickness - der Abstand zwischen benachbarten Elektroden-„Zähnen“ (zwischen 0,1 mm und 0,5 mm).
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width of the y side of the sensor - die Breite der Y-Elektrode. Diese sollte so dünn wie möglich gehalten werden, zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
MediumResQMatrixWheel – 2-layer, Medium Resistively-interpolated Wheel Sensor (n-channels)
Verwenden Sie die Komponente MediumResQMatrixWheel, um einen mittelgroßen 2-Lagen-Wheelsensor zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler, resistiv interpolierter Sensor mit gegenseitiger Kapazität und mehreren Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Atmel QMatrix-Sensorcontroller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte besteht aus n X-Elektroden mit gekrümmten Zähnen, wobei n die Anzahl der definierten Kanäle ist. Zwischen jeder aufeinanderfolgenden X-Elektrode befindet sich ein Abstand. Die Y-Elektrode ist durchgehend (sie ist allen Kanälen gemeinsam) und besteht aus einer Anzahl von „Ringen“. Die Y-Elektrode befindet sich auf dem Top Layer, die X-Elektroden dahinter auf dem Bottom Layer.
Jedes X-Elektrodensegment ist radial 4 mm hoch. Bei einem Wheel mit größerem Durchmesser werden zusätzliche Segmente im Wesentlichen radial nach außen in einer alternierenden Form mit gekrümmten Zähnen gestapelt. Für jede Segmentebene in diesem Stapel wird ein zusätzlicher Y-Elektroden-„Ring“ hinzugefügt. In der Standardkonfiguration mit einem Innendurchmesser von 7,5 mm und einem Außendurchmesser von 30 mm umfasst der Stapel drei Segmente für jede X-Elektrode. Die gemeinsame Y-Elektrode hat entsprechend drei Ringe.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente MediumResQMatrixWheel
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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number of channels connected to the MCU - die Anzahl der Kanäle, aus denen das Sensormuster besteht und die mit dem Sensorcontroller verbunden werden (zwischen 4 und 8).
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number of segments between the channels - die Anzahl der Elektroden-„Abstandssegmente“, die zwischen den angegebenen Kanälen des Sensors hinzugefügt werden (zwischen 0 und 10).
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outer diameter - der Außendurchmesser des Sensormusters (zwischen 10 mm und 100 mm).
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inner diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters.
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gap thickness - der Abstand zwischen benachbarten Elektrodensegmenten.
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width of the y side of the sensor - die Breite der Y-Elektrode. Diese sollte so dünn wie möglich gehalten werden, zwischen 0,1 mm und 0,5 mm.
Bei der Konfiguration des Sensors können Sie auswählen, wie viele Elektroden-„Abstandssegmente“ gleichmäßig zwischen den Kanälen verwendet werden. Die Standardkonfiguration hat 4 Kanäle und verwendet 3 Abstandssegmente, was zu 16 X-Elektroden mit gekrümmten Zähnen im Muster führt. Für diese Standardkonfiguration sind die 4 mit dem Sensorcontroller verbundenen Kanäle den Pins 1, 5, 9 und 13 der Komponente zugeordnet.
Um die elektrisch angetriebene Interpolation der elektrischen Felder der Sensoren bereitzustellen, müssen im Design zusätzliche Widerstände verwendet werden, die typischerweise insgesamt zwischen 2 kOhm und 100 kOhm zwischen den n mit dem Controller verbundenen Kanälen schalten. Das folgende Bild zeigt ein Beispiel für Widerstände, die an die Sensorkomponente angeschlossen sind, um die erforderlichen Widerstandswerte für die Standardkonfiguration der Komponente bereitzustellen.
Beispiel für Widerstände, die an die Sensorkomponente angeschlossen sind, um die elektrische Interpolation für den Sensor bereitzustellen.
Ein Button- (oder Tasten-) Sensor ist ein zero-dimensional-Sensor. Er hat einen einzelnen Berührungspunkt. Slider- und Wheelsensoren sind one-dimensional-Sensoren – sie erkennen die Bewegung Ihres Fingers entlang einer einzelnen Achse. Ein räumlich interpolierter Sensor nutzt die Geometrie seiner Elektroden, um die elektrischen Felder zu interpolieren. Ein resistiv interpolierter Sensor verwendet physische Widerstände, um die Interpolation bereitzustellen.
Jeder dieser Sensoren hat X- (Sende-) und Y- (Empfangs-) Elektroden, wobei die gegenseitige Kapazität zwischen X und Y vom Sensorcontroller gemessen wird. Bei Slider- und Wheelsensoren haben mehrere Kanäle eindeutige X-Elektrodenverbindungen zum Sensorcontroller sowie eine gemeinsame Y-Elektrodenverbindung. Solche Sensoren sollten mit einer darüberliegenden, ohne Luftspalte verklebten Abdeckung verwendet werden. Diese Abdeckung stellt einen geeigneten Übertragungsweg für die elektrischen Felder zwischen den X- und Y-Elektroden bereit.
Alle diese Sensoren eignen sich für den Einsatz mit Atmel QMatrix-Sensorcontrollern.
Cypress Touch Controls
Der Dialog CapSense Component stellt Steuerelemente zur Konfiguration einer Touch-Sensor-Komponente auf einem Schaltplanblatt bereit, wenn planare kapazitive Sensormuster auf Ihrer Leiterplatte für die Verwendung mit der Reihe von Cypress® CapSense®- und PSoC®-Controllern erstellt werden.
Die CapSense-Controller von Cypress – mit denen die entsprechenden Elektroden aus den Sensormustern verbunden werden – basieren auf der Plattform Programmable System-on-Chip (PSoC®). Zu den Kategorien der CapSense-Controller gehören:
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CapSense®
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CapSense® Plus
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CapSense® Express
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Die Familien der PSoC®-Controller – PSoC® 1, PSoc® 3, PSoC® 4 und PSoC® 5LP (das die PSoC®-5-Familie ersetzt hat).
Die folgenden Sensorarten mit Eigenkapazität stehen für die Verwendung in Ihren Leiterplattendesigns zur Verfügung.
CircularButton – Circular Button
Verwenden Sie die Komponente CircularButton, um einen Button-Sensor zu implementieren. Dies ist ein Sensor mit Eigenkapazität und null Dimensionen mit einem einzelnen Kanal zur direkten Verbindung mit einem Cypress-PSoC-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte ist eine einfache kreisförmige Elektrode.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente CircularButton
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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Button Outer Diameter - der Außendurchmesser des Sensormusters (zwischen 5 mm und 15 mm).
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Button Inner Diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters (dieser sollte kleiner als der Außendurchmesser sein, bei einem Minimum von 5 mm).
RectangularCurvedEdgeButton – Rectangular Curved Edge Button
Verwenden Sie die Komponente RectangularCurvedEdgeButton, um einen Button-Sensor zu implementieren. Dies ist ein Sensor mit Eigenkapazität und null Dimensionen mit einem einzelnen Kanal zur direkten Verbindung mit einem Cypress-PSoC-Controller. Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte ist eine einfache Elektrode in Form eines abgerundeten Rechtecks.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente RectangularCurvedEdgeButton
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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Button Height - die Höhe des Sensormusters (zwischen 5 mm und 15 mm).
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Button Width - die Breite des Sensormusters (zwischen 5 mm und 15 mm).
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Button Inner Diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters (dieser sollte kleiner als Breite/Höhe sein, bei einem Minimum von 5 mm).
LinearSlider – Linear Slider
Verwenden Sie die Komponente LinearSlider, um einen linearen Slider-Sensor mit n Segmenten zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler Sensor mit Eigenkapazität zur direkten Verbindung mit einem Cypress-PSoC-Controller (jedes Segment im Muster wird mit einem separaten Pin des Controllers verbunden). Das resultierende Sensormuster auf der Leiterplatte besteht aus einem 1xn-Array doppelpfeilförmiger Elektroden, wobei n die angegebene Anzahl von Segmenten ist. Im Wesentlichen geben Sie n separate Sensoren an, die physisch direkt nebeneinander angeordnet sind. Sie haben globale Kontrolle über Höhe und Breite der einzelnen Sensoren. Außerdem können Sie den Abstand zwischen benachbarten Sensoren steuern.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die Komponente LinearSlider
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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Number of Segments - die Anzahl der Segmente, aus denen das Sensormuster besteht (mindestens 3).
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Slider Segment Width - die Breite jedes Sensorsegments (zwischen 2 mm und 8 mm).
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Slider Segment Height - die Höhe jedes Sensorsegments (zwischen 7 mm und 15 mm).
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Clearance Between Segments - der Abstand zwischen benachbarten Sensorsegmenten (zwischen 0,5 mm und 2 mm).
RadialSlider – Radial Slider
Verwenden Sie die RadialSlider Komponente, um einen radialen Slider-Sensor mit n Segmenten zu implementieren. Dies ist ein eindimensionaler Sensor mit Eigenkapazität zur direkten Verbindung mit einem Cypress PSoC-Controller (jedes Segment im Muster wird mit einem separaten Pin des Controllers verbunden). Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus n keilförmigen Elektroden, wobei n der angegebenen Anzahl von Segmenten entspricht. Im Wesentlichen geben Sie n separate Sensoren an, die radial nebeneinander angeordnet sind. Sie haben globale Kontrolle über den Innen- und Außendurchmesser des Sliders sowie über den Abstand zwischen benachbarten Segmenten.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die RadialSlider Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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Number of Segments - die Anzahl der Segmente, aus denen das Sensormuster besteht (mindestens 3).
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Slider Outer Diameter - der Außendurchmesser des Sensormusters.
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Slider Inner Diameter - der Innendurchmesser des Sensormusters.
Die effektive Segmenthöhe sollte nicht kleiner als 7 mm sein und die effektive Segmentbreite sollte nicht größer als 8 mm sein. Außerdem muss der Innendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser sein.
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Clearance Between Segments - der Abstand oder Spalt zwischen benachbarten Sensorsegmenten (zwischen 0,5 mm und 2 mm).
Ein Tastsensor ist ein zero-dimensional Sensor. Er hat einen einzelnen Berührungspunkt. Slider-Sensoren sind one-dimensional Sensoren – sie erkennen die Bewegung Ihres Fingers entlang einer einzelnen Achse.
Jeder Kanal (jede Elektrode) dieser Sensoren hat eine einzelne, direkte Verbindung zum Sensor-Controller. Solche Sensoren sind hinsichtlich ihrer ausgesendeten elektrischen Felder nicht gerichtet. Obwohl sie mit oder ohne darüberliegendes Panel verwendet werden können, sind die Auswirkungen elektrostatischer Entladung (ESD) – für das zugehörige Controller-Bauteil – ein wesentlicher Grund für den Einsatz eines solchen Panels.
Alle diese Sensoren eignen sich für den Einsatz mit Cypress CapSense- und PSoC-Controllern.
Microchip Touch Controls
Der mTouch Component Dialog bietet Steuerelemente zum Konfigurieren einer Touchsensor-Komponente auf einem Schaltplanblatt, wenn Sie planare kapazitive Sensormuster auf Ihrer PCB zur Verwendung mit der Reihe von Microchip® mTouch®-Controllern erstellen. Microchips mTouch-Controller – mit denen die entsprechenden Elektroden aus den Sensormustern verbunden werden – sind typischerweise PIC-Bausteine. Die folgenden Sensortypen mit Eigenkapazität stehen für die Verwendung in Ihren PCB-Designs zur Verfügung.
mTouchChevronSlider – Chevron Slider
Verwenden Sie die mTouchChevronSlider Komponente, um einen Chevron-Slider mit n Kanälen zur direkten Verbindung mit einem Microchip mTouch-Sensor-Controller zu implementieren. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus einem 1xn-Array chevronförmiger Elektroden, wobei n der angegebenen Anzahl von Geräten entspricht. Im Wesentlichen geben Sie n separate Sensoren an, die physisch nebeneinander angeordnet sind. Sie haben globale Kontrolle über Höhe und Breite der einzelnen Sensoren sowie Kontrolle über den Chevron-Winkel. Außerdem können Sie den Abstand zwischen benachbarten Sensoren steuern.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die mTouchChevronSlider Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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Number of Devices - die Anzahl separater Sensoren, aus denen das Sensormuster besteht.
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Slider Width - die Breite jedes Sensorsegments.
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Height - die Höhe jedes Sensorsegments.
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Angle - der Chevron-Winkel (zwischen 0° und 90°).
-
Gap Width - der Abstand oder Spalt zwischen benachbarten Sensorsegmenten.
mTouchLinearSlider – Linear Slider
Verwenden Sie die mTouchLinearSlider Komponente, um einen einfachen linearen 2-Kanal-Slider zur direkten Verbindung mit einem Microchip mTouch-Sensor-Controller zu implementieren. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus zwei Elektroden. Im Wesentlichen sind dies zwei separate Sensoren, die physisch nebeneinander angeordnet sind. Die Elektrodenform wird durch ein definiertes Quadrat und Dreieck gebildet. Die Elektroden sind so angeordnet, dass ihre dreieckigen Teile nahezu ineinandergreifen und durch einen definierten Spalt getrennt sind. Dieses Slider-Design liefert die linearste Ausgabe, wenn der Finger eines Benutzers von einem Sensor zum anderen bewegt wird.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die mTouchLinearSlider Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
-
Square Height/Width - die Höhe und Breite des quadratischen Endes jedes Sensors.
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Slider Width - der Abstand zwischen den quadratischen Bereichen jedes Sensors.
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Gap Width - der Abstand oder Spalt zwischen den dreieckigen Teilen jedes Sensors. Die Spaltbreite darf die gesamte mittlere Breite nicht überschreiten.
mTouchMutualRingSensor – Mutual Ring
Verwenden Sie die mTouchMutualRingSensor Komponente, um einen einfachen gegenseitigen 2-Kanal-Ringsensor zur direkten Verbindung mit einem Microchip mTouch-Sensor-Controller zu implementieren. Das resultierende Sensormuster auf der PCB besteht aus zwei Elektroden in konzentrischer Anordnung mit einem definierbaren Abstand zwischen beiden. Definieren Sie einfach den Radius für das innere Pad und eine „Dicke“ für das äußere Pad.
Standardkonfiguration und resultierendes Sensormuster für die mTouchMutualRingSensor Komponente
Folgende Optionen stehen zur Verfügung:
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Outer Pad Width - die Breite des äußeren Rings für das Sensormuster.
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Middle Pad Width - der Abstand oder Spalt zwischen den inneren und äußeren Pads des Sensormusters.
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Inner Pad Radius - der Radius des inneren Pads für das Sensormuster.
Slider-Sensoren sind one-dimensional Sensoren – sie erkennen die Bewegung Ihres Fingers entlang einer einzelnen Achse.
Jeder Kanal (jede Elektrode) dieser Sensoren hat eine einzelne, direkte Verbindung zum Sensor-Controller. Solche Sensoren sind hinsichtlich ihrer ausgesendeten elektrischen Felder nicht gerichtet. Obwohl sie mit oder ohne darüberliegendes Panel verwendet werden können, sind die Auswirkungen elektrostatischer Entladung (ESD) – für das zugehörige Controller-Bauteil – ein wesentlicher Grund für den Einsatz eines solchen Panels.
Alle diese Sensoren eignen sich für den Einsatz mit Microchip mTouch-Controllern.
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