Diseño con controles táctiles

De un vistazo

Este artículo muestra cómo Altium Designer facilita el diseño de controles táctiles en PCB al permitir colocar componentes de sensores capacitivos configurables en el esquema y, después, generar los patrones de cobre correspondientes en la placa mediante una orden de cambio de ingeniería (ECO). Describe las bibliotecas de fabricantes compatibles, explica cómo se implementan y configuran los sensores táctiles y detalla los tipos de sensores de control táctil disponibles de Atmel, Cypress y Microchip, sus usos y sus dimensiones ajustables. Si quieres conocer de forma práctica cómo crear interfaces táctiles elegantes directamente en tu flujo de trabajo de diseño de PCB, este es un excelente punto de partida. Sigue leyendo y descubre lo rápido que puedes integrar estos controles en tu diseño.

- Conocerás las bibliotecas de fabricantes de controles táctiles compatibles con Altium Designer y cómo ofrecen botones, controles deslizantes y ruedas configurables.
- Verás el flujo de trabajo básico para colocar un sensor táctil en el esquema, configurarlo y transferir el patrón resultante a la PCB.
- Obtendrás información detallada sobre los tipos de sensores táctiles compatibles de Atmel, Cypress y Microchip, así como las principales opciones de configuración que definen su geometría final en la PCB.
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¿Cuántos de nosotros nos adentramos en la electrónica atraídos por la infinidad de interruptores, mandos, luces y otros controles fascinantes propios de los dispositivos electrónicos? Unos cuantos años después, ese atractivo sigue ahí, aunque ahora se ha transformado en el factor «interfaz gráfica espectacular»: productos electrónicos con una interfaz elegante y atractiva. El control táctil es un elemento central de estas interfaces de producto, cada vez más avanzadas y compactas. Sutil pero potente, el control táctil permite utilizar un producto de forma más eficiente, suele reducir los costes de fabricación y, al sustituir interruptores y mandos mecánicos —sujetos al inevitable desgaste—, prolonga la vida útil del producto. Tome su dispositivo inteligente favorito y pronto se dará cuenta de que, sin el control táctil, sencillamente no sería tan inteligente y, desde luego, resultaría mucho menos atractivo y divertido.

Altium Designer permite crear patrones de sensores capacitivos planos en su PCB. Se admiten los siguientes fabricantes:

  • Controles táctiles de Atmel: hay disponibles diversos patrones de sensores de autocapacitancia y capacitancia mutua (botones, ruedas y deslizadores) para su uso con los controladores de sensores Atmel® QTouch® y QMatrix®.

  • Controles táctiles de Cypress: hay disponibles diversos patrones de sensores de autocapacitancia (botones y deslizadores) para su uso con los controladores Cypress® CapSense®.

  • Controles táctiles de Microchip: hay disponibles diversos patrones de sensores de autocapacitancia (anillos y deslizadores) para su uso con los controladores Microchip® mTouch®.

Para acceder a la compatibilidad con sensores táctiles de un fabricante concreto en Altium Designer, las funciones Atmel QTouch, Cypress Capsense y/o Microchip mTouch deben estar habilitadas en su instalación de Altium Designer. Estas funciones se pueden habilitar o deshabilitar después de la instalación.

Para obtener más información sobre cómo cambiar las funciones principales instaladas, consulte la página Installing & Managing (Altium Designer Develop, Altium Designer Agile, Altium Designer).

Compruebe mediante Windows Explorer que los archivos de biblioteca correspondientes estén ahora disponibles en la carpeta asociada de \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library (para una instalación predeterminada): . Al habilitar la compatibilidad con sensores táctiles de un fabricante concreto, se instala la biblioteca de componentes necesaria para las distintas tecnologías de sensores táctiles de ese fabricante, incluidas ruedas, deslizadores y botones táctiles. Todos los componentes son configurables, lo que le permite especificar el tamaño y la orientación de las geometrías de los sensores táctiles según los requisitos de su diseño.

Implementación de sensores

Para implementar un sensor táctil en un diseño, coloque y configure el tipo de sensor necesario desde una biblioteca integrada específica. Para acceder al cuadro de diálogo de configuración correspondiente (cuadro de diálogo QTouch Component, cuadro de diálogo CapSense Component o cuadro de diálogo mTouch Component) de un componente de sensor, haga clic con el botón derecho sobre el componente y seleccione Configure en el menú contextual.

Tenga en cuenta que, aunque puede utilizar la lista desplegable Sensor Component Type de los cuadros de diálogo para cambiar rápidamente a otro tipo de componente de sensor (el símbolo gráfico se actualizará en consecuencia), los valores Comment y Description del componente, así como el valor Design Item ID (del componente de biblioteca vinculado), seguirán correspondiendo al tipo de sensor colocado originalmente y haciendo referencia a él.

Una vez configurado según sea necesario, basta con actualizar la PCB de destino: se utiliza una ECO (orden de cambio de ingeniería) para aplicar los cambios necesarios y crear el patrón del sensor que se colocará en la PCB. A continuación, solo hay que colocar los sensores en las ubicaciones de la placa necesarias para implementar la interfaz de usuario del producto y conectarlos a los controladores de sensores táctiles correspondientes. Cada componente de sensor de la PCB no es una huella en el sentido habitual, sino el patrón real de electrodos de cobre. Al montar la placa, se colocaría un panel sobre el sensor.

Aunque los patrones de sensores de autocapacitancia se pueden utilizar con o sin un panel superpuesto, las implicaciones de las descargas electrostáticas (ESD) para el controlador asociado son un factor determinante para utilizar dicho panel. En los sensores de capacitancia mutua de tipo deslizador y rueda, los distintos canales tienen conexiones individuales de electrodos X al controlador del sensor y una conexión común de electrodo Y. Estos sensores deben utilizarse con un panel superpuesto, adherido sin espacios de aire. El panel es el que proporciona un medio adecuado para los campos eléctricos entre los electrodos X e Y.
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Implementar un control táctil es muy sencillo: solo tiene que colocar en el esquema el componente del tipo de sensor necesario, configurarlo según los requisitos del diseño y transferir los cambios a la PCB para obtener el patrón del sensor.

También se puede modificar un patrón de sensor en la PCB y transferir los cambios a la hoja de esquema correspondiente mediante una ECO.

En las siguientes secciones se examinan con más detalle los componentes de sensores configurables que se pueden colocar en un diseño, sus opciones de configuración y el patrón de sensor resultante en la PCB. En cada caso, se presentan las configuraciones predeterminadas.

Controles táctiles de Atmel

El cuadro de diálogo QTouch Component incluye controles para configurar un componente de sensor táctil en una hoja de esquema al crear patrones de sensores capacitivos planos en su PCB para su uso con la gama de controladores de sensores Atmel® QTouch® y QMatrix®, a los que se conectan los electrodos correspondientes de los patrones de sensores.

Controles táctiles de Atmel: sensores de autocapacitancia compatibles

Los siguientes sensores de autocapacitancia son compatibles con sus diseños de PCB.

Un sensor de botón (o tecla) es un sensor zero-dimensional. Tiene un único punto de contacto. Los sensores deslizantes y de rueda son sensores one-dimensional: detectan el movimiento del dedo a lo largo de un solo eje. Un sensor con interpolación espacial utiliza la geometría de sus electrodos para interpolar los campos eléctricos. Un sensor con interpolación resistiva utiliza resistencias físicas para proporcionar la interpolación.

Cada canal (electrodo) de estos sensores tiene una única conexión directa al controlador de sensores. Estos sensores son no direccionales en cuanto a los campos eléctricos que emiten. Aunque pueden utilizarse con o sin un panel superpuesto, las implicaciones de las descargas electrostáticas (ESD) para el dispositivo controlador asociado son un factor determinante para utilizar dicho panel.

Todos estos sensores son adecuados para su uso con controladores de sensores Atmel QTouch.

Controles táctiles de Atmel – Sensores de capacitancia mutua compatibles

Los siguientes sensores de capacitancia mutua son compatibles con sus diseños de PCB.

Un sensor de botón (o tecla) es un sensor zero-dimensional. Tiene un único punto de contacto. Los sensores de deslizador y de rueda son sensores one-dimensional: detectan el movimiento del dedo a lo largo de un único eje. Un sensor con interpolación espacial utiliza la geometría de sus electrodos para interpolar los campos eléctricos. Un sensor con interpolación resistiva utiliza resistencias físicas para proporcionar la interpolación.

Cada uno de estos sensores tiene electrodos X (transmisión) e Y (recepción), y el controlador del sensor mide la capacitancia mutua entre X e Y. En los sensores de deslizador y de rueda, los distintos canales tienen conexiones individuales de los electrodos X al controlador del sensor, con una conexión común del electrodo Y. Estos sensores deben utilizarse con un panel superpuesto, adherido sin espacios de aire. El panel es el que proporciona un medio adecuado para los campos eléctricos entre los electrodos X e Y.

Todos estos sensores son aptos para su uso con controladores de sensores Atmel QMatrix.

Controles táctiles de Cypress

El cuadro de diálogo CapSense Component ofrece controles para configurar un componente de sensor táctil en una hoja de esquemático al crear patrones de sensores capacitivos planos en la PCB para su uso con la gama de controladores Cypress® CapSense® y PSoC®.

Los controladores CapSense de Cypress, a los que se conectan los electrodos correspondientes de los patrones de los sensores, se basan en la plataforma de sistema en chip programable (PSoC®). Las categorías de controladores CapSense incluyen:

  • CapSense®
  • CapSense® Plus
  • CapSense® Express
  • Las familias de controladores PSoC®: PSoC® 1, PSoc® 3, PSoC® 4 y PSoC® 5LP (que sustituyó a la familia PSoC® 5).

Los siguientes tipos de sensores de autocapacitancia están disponibles para su uso en los diseños de PCB.

Un sensor de botón es un sensor zero-dimensional. Tiene un único punto de contacto. Los sensores deslizantes son sensores one-dimensional: detectan el movimiento del dedo a lo largo de un único eje.

Cada canal (electrodo) de estos sensores tiene una única conexión directa al controlador del sensor. Estos sensores son no direccionales en cuanto a los campos eléctricos que emiten. Aunque pueden utilizarse con o sin un panel de cobertura, las implicaciones de las descargas electrostáticas (ESD) para el dispositivo controlador asociado son un factor determinante a la hora de utilizar dicho panel.

Todos estos sensores son adecuados para su uso con controladores Cypress CapSense y PSoC.

Controles táctiles de Microchip

El cuadro de diálogo mTouch Component ofrece controles para configurar un componente de sensor táctil en una hoja de esquemático al crear patrones de sensores capacitivos planos en la PCB para utilizarlos con la gama de controladores Microchip® mTouch®. Los controladores mTouch de Microchip, a los que se conectan los electrodos correspondientes de los patrones de los sensores, suelen ser dispositivos PIC. Los siguientes tipos de sensores de autocapacitancia están disponibles para su uso en los diseños de PCB.

Los sensores deslizantes son sensores one-dimensional: detectan el movimiento del dedo a lo largo de un único eje.

Cada canal (electrodo) de estos sensores tiene una única conexión directa al controlador del sensor. Estos sensores son no direccionales en cuanto a los campos eléctricos que emiten. Aunque pueden utilizarse con o sin un panel de cobertura, las implicaciones de las descargas electrostáticas (ESD) para el dispositivo controlador asociado son un factor determinante a la hora de utilizar dicho panel.

Todos estos sensores son adecuados para su uso con controladores Microchip mTouch.

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