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タッチコントロールを用いた設計

Updated: 12月 04, 2025

電子工作の世界に足を踏み入れたきっかけが、数え切れないほどのカッコいいスイッチやノブ、ランプ、その他いかにもガジェットらしい操作部品に惹かれたから、という人はどれくらいいるでしょうか。そこから数年が経っても、その魅力は健在です。ただし今では、その魅力は「イケてるGUI」という要素へと置き換わっています。つまり、洗練されてセクシーなインターフェースを備えた電子製品です。こうした進化し続け（しかも小型化していく）製品インターフェースの中心にあるのがタッチ操作です。控えめでありながら強力なタッチ操作は、製品をより効率的に使えるようにし、一般的に製造コストを下げ、さらに—避けられない摩耗や劣化の影響を受ける機械式スイッチやダイヤルを置き換えることで—製品寿命を延ばします。お気に入りのスマートデバイスを手に取れば、タッチ操作がなければそれは単に、まあ、スマートではなくなり、そして確実に、魅力も楽しさも大きく損なわれることにすぐ気づくはずです。

Altium Designer は、PCB上に平面型の静電容量センサパターンを作成するためのサポートを提供します。以下のベンダーがサポートされています:

  • Atmel Touch Controls – Atmel® QTouch® および QMatrix® センサコントローラで使用するための、各種の自己容量方式および相互容量方式のセンサパターン（ボタン、ホイール、スライダ）が利用できます。

  • Cypress Touch Controls – Cypress® CapSense® コントローラで使用するための、各種の自己容量方式センサパターン（ボタン、スライダ）が利用できます。

  • Microchip Touch Controls – Microchip® mTouch® コントローラで使用するための、各種の自己容量方式センサパターン（リング、スライダ）が利用できます。

Altium Designer で特定ベンダーの Touch Sensor サポートにアクセスするには、Altium Designer のインストールで Atmel QTouch、Cypress Capsense、および/または Microchip mTouch 機能を有効にする必要があります。これらの機能はインストール後に有効/無効を切り替えられます。

インストール済みのコア機能の変更について詳しくは、 Installing & Managing ページ（Altium Designer Develop、Altium Designer Agile、Altium Designer）を参照してください。

Windows Explorer を通じて、対応するライブラリファイルが \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library 内の関連フォルダ（デフォルトインストールの場合）に利用可能になっていることを確認してください。– 。 特定ベンダーのタッチセンササポートを有効にすると、そのベンダーでサポートされる各種タッチセンサ技術に必要なコンポーネントライブラリ（タッチホイール、スライダ、ボタンなど）がインストールされます。すべてのコンポーネントは設定可能で、設計要件に合わせてタッチセンサ形状のサイズや向きを指定できます。

Sensor Implementation

タッチセンサは、専用の統合ライブラリから必要なセンサタイプを配置して設定することで設計に実装します。センサコンポーネントの設定ダイアログ（QTouch Component dialog、CapSense Component dialog、または mTouch Component dialog）には、コンポーネント上で右クリックし、コンテキストメニューから Configure を選択してアクセスします。

ダイアログ内の Sensor Component Type ドロップダウンを使えば、別のセンサコンポーネントタイプへ素早く切り替えられ（グラフィカルシンボルもそれに応じて更新され）ますが、コンポーネントの Comment  および Description 、ならびに Design Item ID （リンクされたライブラリコンポーネント用）は、元々配置したセンサタイプを反映し続け、参照も元のままになる点に注意してください。

必要に応じて設定したら、ターゲットPCBを更新するだけです。必要な変更はECOによって適用され、PCB上に配置するためのセンサパターンが作成されます。あとは、製品のユーザーインターフェースを実現するために必要な位置へセンサを基板上に配置し、該当するタッチセンサコントローラへ配線します。PCB上の各センサコンポーネントは通常の意味でのフットプリントではなく、実際の銅電極パターンそのものです。基板を組み立てる際には、センサの上にオーバーレイパネルが配置されます。

自己容量方式のセンサパターンは、オーバーレイパネルの有無にかかわらず使用できますが、関連するコントローラデバイスに対する静電気放電（ESD）の影響が、パネルを使用するかどうかの大きな判断要因になります。相互容量方式のスライダ/ホイール型センサでは、複数チャネルがセンサコントローラへの固有のX電極接続を持ち、Y電極接続は共通化されます。この種のセンサは、空気層（エアギャップ）がないように接着されたオーバーレイパネルと組み合わせて使用すべきです。X電極とY電極の間の電界に対して適切な導体（媒体）となるのはパネルだからです。
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タッチ操作の実装は簡単です。必要なセンサタイプのコンポーネントを回路図に配置し、設計ニーズに合わせて設定してから、変更をPCBへ反映してセンサパターンを取得するだけです。

センサパターンはPCB側で修正することもでき、その変更はECOを通じて該当する回路図シートへ戻して反映できます。

以下のセクションでは、設計に配置可能な設定可能センサコンポーネント、それらの設定オプション、そしてPCB側で得られるセンサパターンについて、より詳しく見ていきます。いずれもデフォルト設定を示します。

Atmel Touch Controls

Th QTouch Component ダイアログには、Atmel® QTouch® および QMatrix® センサコントローラの範囲で使用するために、PCB上へ平面型静電容量センサパターンを作成する際、回路図シート上のタッチセンサコンポーネントを設定するためのコントロールが用意されています。対応する電極は、センサパターンから該当コントローラへ接続されます。

Atmel Touch Controls – サポートされる自己容量方式センサ

PCB設計で使用するために、以下の自己容量方式センサがサポートされています。

ボタン（キー）センサーは zero-dimensional センサーです。接触点は 1 点です。スライダーおよびホイールセンサーは one-dimensional センサーで、指の動きを 1 つの軸に沿って検出します。空間補間型センサーは電極の幾何形状を用いて電界を補間します。抵抗補間型センサーは物理抵抗を用いて補間を行います。

これらのセンサーの各チャネル（電極）は、センサーコントローラへ 1 本の直接接続を持ちます。この種のセンサーは、放射される電界の観点では無指向性です。上面パネルの有無にかかわらず使用できますが、関連するコントローラデバイスに対する静電気放電（ESD）の影響が、パネルを使用するかどうかの大きな要因となります。

これらのセンサーはいずれも Atmel QTouch センサーコントローラでの使用に適しています。

Atmel Touch Controls – サポートされる相互容量型センサー

以下の相互容量型センサーは、PCB 設計での使用がサポートされています。

ボタン（またはキー）センサは zero-dimensional センサです。接触点は1点です。スライダーおよびホイールセンサは one-dimensional センサで、指の動きを単一軸に沿って検出します。空間補間型センサは、電極の幾何形状を用いて電界を補間します。抵抗補間型センサは、物理抵抗を用いて補間を行います。

これらの各センサはX（送信）電極とY（受信）電極を持ち、XとY間の相互容量をセンサコントローラが測定します。スライダー／ホイール系センサでは、複数チャネルがそれぞれ固有のX電極接続としてセンサコントローラへ接続され、Y電極接続は共通化されます。この種のセンサは、空気層のない状態で貼り合わせた上面パネルと組み合わせて使用する必要があります。X電極とY電極間の電界に対して適切な導通経路を提供するのは、このパネルです。

これらのセンサはいずれも Atmel QMatrix センサコントローラでの使用に適しています。

Cypress Touch Controls

CapSense Component ダイアログには、Cypress® CapSense® および PSoC® コントローラ群で使用するために、PCB上へ平面容量式センサーパターンを作成する際、回路図シート上のタッチセンサコンポーネントを設定するためのコントロールが用意されています。

CypressのCapSenseコントローラ（センサーパターンの対応電極が接続される先）は、Programmable System-on-Chip（PSoC®）プラットフォームに基づいています。CapSenseコントローラのカテゴリには次が含まれます。

  • CapSense®
  • CapSense® Plus
  • CapSense® Express
  • PSoC® コントローラのファミリ - PSoC® 1、PSoc® 3、PSoC® 4、PSoC® 5LP（PSoC® 5ファミリの後継）。

PCB設計で使用できる自己容量方式センサのタイプは次のとおりです。

ボタンセンサは zero-dimensional センサです。接触点は1点です。スライダーセンサは one-dimensional センサで、指の動きを単一軸に沿って検出します。

これらのセンサの各チャネル（電極）は、センサコントローラへ単一の直接接続を持ちます。この種のセンサは、放射される電界の観点では無指向性です。上面パネルの有無にかかわらず使用できますが、関連するコントローラデバイスに対する静電気放電（ESD）の影響が、パネルを使用するかどうかの大きな判断要因になります。

これらのセンサはいずれも Cypress CapSense および PSoC コントローラでの使用に適しています。

Microchip Touch Controls

mTouch Component ダイアログには、Microchip® mTouch® コントローラ群で使用するために、PCB上へ平面容量式センサーパターンを作成する際、回路図シート上のタッチセンサコンポーネントを設定するためのコントロールが用意されています。MicrochipのmTouchコントローラ（センサーパターンの対応電極が接続される先）は、通常PICデバイスです。PCB設計で使用できる自己容量方式センサのタイプは次のとおりです。

スライダーセンサーは one-dimensional センサーです。単一軸に沿った指の動きを検出します。

これらのセンサーの各チャネル（電極）は、センサーコントローラに 1 本で直接接続されます。この種のセンサーは、放射される電界の観点では無指向性です。オーバーレイパネルの有無にかかわらず使用できますが、関連するコントローラデバイスに対する静電気放電（ESD）の影響が、パネルを使用するかどうかを大きく左右します。

これらのセンサーはいずれも Microchip mTouch コントローラでの使用に適しています。

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