Projetando com Controles por Toque

Num relance

Este artigo mostra como o Altium Designer oferece suporte ao projeto de controles por toque em PCBs, permitindo inserir componentes de sensores capacitivos configuráveis no esquemático e, em seguida, gerar os padrões de cobre correspondentes na placa por meio de uma ECO. Ele apresenta as bibliotecas de fabricantes compatíveis, explica como os sensores de toque são implementados e configurados e detalha os tipos de sensores de controle por toque disponíveis da Atmel, Cypress e Microchip, suas aplicações e suas dimensões ajustáveis. Se você quer uma visão prática de como criar interfaces de toque elegantes diretamente no seu fluxo de trabalho de PCB, este é um ótimo ponto de partida. Continue lendo e veja como esses controles podem ser incorporados rapidamente ao seu projeto.

- Você aprenderá quais bibliotecas de fabricantes de controles por toque o Altium Designer suporta e como essas bibliotecas oferecem botões, controles deslizantes e controles circulares configuráveis.
- Você verá o fluxo de trabalho básico para inserir um sensor de toque no esquemático, configurá-lo e transferir o padrão de sensor resultante para a PCB.
- Você conhecerá os detalhes dos tipos de sensores de toque compatíveis da Atmel, Cypress e Microchip e as principais opções de configuração que definem sua geometria final na PCB.
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Quantos de nós entramos no mundo da eletrônica atraídos pela infinidade de interruptores, botões giratórios, luzes e outros controles típicos de dispositivos eletrônicos? Avançando alguns bons anos, esse fascínio continua presente, só que agora foi substituído pelo fator "interface gráfica de impacto": produtos eletrônicos com uma interface elegante e atraente. No centro dessas interfaces de produtos, cada vez mais avançadas e compactas, está o controle por toque. Discreto, mas poderoso, o controle por toque torna o produto mais eficiente de usar, geralmente reduz o custo de fabricação e, ao substituir interruptores e seletores mecânicos — sujeitos ao desgaste inevitável —, aumenta a vida útil do produto. Pegue seu dispositivo inteligente favorito e logo perceberá que, sem o controle por toque, ele simplesmente não seria tão inteligente assim — e certamente seria muito menos envolvente e divertido.

O Altium Designer oferece suporte à criação de padrões de sensores capacitivos planares na sua PCB. Há suporte para os seguintes fabricantes:

  • Controles por toque da Atmel – estão disponíveis diversos padrões de sensores de autocapacitância e capacitância mútua (botões, rodas e controles deslizantes) para uso com os controladores de sensores Atmel® QTouch® e QMatrix®.

  • Controles por toque da Cypress – estão disponíveis diversos padrões de sensores de autocapacitância (botões e controles deslizantes) para uso com os controladores Cypress® CapSense®.

  • Controles por toque da Microchip – estão disponíveis diversos padrões de sensores de autocapacitância (anel e controles deslizantes) para uso com os controladores Microchip® mTouch®.

Para acessar o suporte a sensores de toque de um determinado fabricante no Altium Designer, os recursos Atmel QTouch, Cypress Capsense e/ou Microchip mTouch devem estar habilitados na sua instalação do Altium Designer. Esses recursos podem ser habilitados ou desabilitados após a instalação.

Para obter mais informações sobre como alterar as funcionalidades principais instaladas, consulte a página Installing & Managing (Altium Designer Develop, Altium Designer Agile, Altium Designer).

Verifique em Windows Explorer se os arquivos de biblioteca correspondentes estão disponíveis na pasta associada em \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library (para uma instalação padrão) – . Ao habilitar o suporte a sensores de toque de um determinado fabricante, é instalada a biblioteca de componentes necessária para as diferentes tecnologias de sensores de toque desse fabricante, incluindo rodas, controles deslizantes e botões sensíveis ao toque. Todos os componentes são configuráveis, permitindo especificar o tamanho e as orientações das geometrias dos sensores de toque de acordo com os requisitos do seu projeto.

Implementação do sensor

Um sensor de toque é implementado em um projeto inserindo e configurando o tipo de sensor necessário a partir de uma biblioteca integrada dedicada. Para acessar a caixa de diálogo de configuração associada (caixa de diálogo QTouch Component, caixa de diálogo CapSense Component ou caixa de diálogo mTouch Component) de um componente de sensor, clique com o botão direito do mouse sobre o componente e escolha Configure no menu de contexto.

Observe que, embora seja possível usar a lista suspensa Sensor Component Type nas caixas de diálogo para alternar rapidamente para um tipo diferente de componente de sensor (o símbolo gráfico será atualizado de acordo), os campos Comment e Description do componente, assim como o campo Design Item ID (do componente de biblioteca vinculado), continuarão refletindo e referenciando o tipo de sensor inserido originalmente.

Após configurar conforme necessário, basta atualizar a PCB de destino — uma ECO é usada para efetuar as alterações necessárias, resultando na criação do padrão do sensor para posicionamento na PCB. Depois, basta posicionar os sensores na placa nos locais necessários para viabilizar a interface de usuário do produto e conectá-los aos controladores de sensores de toque correspondentes. Cada componente de sensor na PCB não é um footprint no sentido convencional, mas sim o próprio padrão de eletrodos de cobre. Um painel de cobertura seria colocado sobre o sensor durante a montagem da placa.

Embora os padrões de sensores de autocapacitância possam ser usados com ou sem um painel de cobertura, as implicações das descargas eletrostáticas (ESD) para o controlador associado são um fator importante na decisão de usar esse painel. Nos sensores de capacitância mútua do tipo controle deslizante e roda, os vários canais têm conexões individuais de eletrodos X com o controlador do sensor e uma conexão comum de eletrodo Y. Esses sensores devem ser usados com um painel de cobertura, colado sem espaços de ar. É o painel que fornece um meio adequado para os campos elétricos entre os eletrodos X e Y.
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Implementar um controle por toque é muito simples — basta inserir o componente do tipo de sensor necessário no esquemático, configurá-lo de acordo com as necessidades do projeto e, em seguida, transferir as alterações para a PCB para obter o padrão do sensor.

Um padrão de sensor também pode ser modificado na PCB, e as alterações podem ser transferidas de volta para a folha de esquemático correspondente por meio de uma ECO.

As seções a seguir apresentam em mais detalhes os componentes de sensores configuráveis disponíveis para inserção em um projeto, suas opções de configuração e o padrão de sensor resultante na PCB. Em cada caso, são apresentadas as configurações padrão.

Controles por toque da Atmel

A caixa de diálogo QTouch Component oferece controles para configurar um componente de sensor de toque em uma folha de esquemático ao criar padrões de sensores capacitivos planares na sua PCB para uso com a linha de controladores de sensores Atmel® QTouch® e QMatrix®, aos quais são conectados os eletrodos correspondentes dos padrões de sensores.

Controles por toque da Atmel – Sensores de autocapacitância compatíveis

Os seguintes sensores de autocapacitância são compatíveis com seus projetos de PCB.

Um sensor de botão (ou tecla) é um sensor zero-dimensional. Ele possui um único ponto de contato. Sensores deslizantes e circulares são sensores one-dimensional – eles detectam o movimento do dedo ao longo de um único eixo. Um sensor com interpolação espacial usa a geometria de seus eletrodos para interpolar os campos elétricos. Um sensor com interpolação resistiva usa resistores físicos para realizar a interpolação.

Cada canal (eletrodo) desses sensores possui uma única conexão direta com o controlador de sensores. Esses sensores são não direcionais em termos dos campos elétricos que emitem. Embora possam ser usados com ou sem um painel de cobertura, as implicações das descargas eletrostáticas (ESD) para o dispositivo controlador associado são um fator determinante para o uso desse painel.

Todos esses sensores são adequados para uso com controladores de sensores Atmel QTouch.

Controles de toque Atmel – Sensores de capacitância mútua compatíveis

Os seguintes sensores de capacitância mútua são compatíveis com seus projetos de PCB.

Um sensor de botão (ou tecla) é um sensor zero-dimensional. Ele tem um único ponto de contato. Sensores deslizantes e em roda são sensores one-dimensional – eles detectam o movimento do dedo ao longo de um único eixo. Um sensor com interpolação espacial usa a geometria de seus eletrodos para interpolar os campos elétricos. Um sensor com interpolação resistiva usa resistores físicos para realizar a interpolação.

Cada um desses sensores tem eletrodos X (transmissão) e Y (recepção), e a capacitância mútua entre X e Y é medida pelo controlador de sensores. Nos sensores deslizantes e em roda, os vários canais têm conexões individuais de eletrodos X com o controlador de sensores e uma conexão comum do eletrodo Y. Esses sensores devem ser usados com um painel sobreposto, colado sem espaços de ar. É o painel que fornece um meio adequado para os campos elétricos entre os eletrodos X e Y.

Todos esses sensores são adequados para uso com controladores de sensores Atmel QMatrix.

Controles de toque Cypress

A caixa de diálogo CapSense Component oferece controles para configurar um componente de sensor de toque em uma folha de esquemático ao criar padrões de sensores capacitivos planares na sua PCB para uso com a linha de controladores Cypress® CapSense® e PSoC®.

Os controladores CapSense da Cypress – aos quais se conectam os eletrodos correspondentes dos padrões dos sensores – são baseados na plataforma Programmable System-on-Chip (PSoC®). As categorias de controladores CapSense incluem:

  • CapSense®
  • CapSense® Plus
  • CapSense® Express
  • As famílias de controladores PSoC® - PSoC® 1, PSoc® 3, PSoC® 4 e PSoC® 5LP (que substituiu a família PSoC® 5).

Os seguintes tipos de sensores de autocapacitância estão disponíveis para uso em seus projetos de PCB.

Um sensor de botão é um sensor zero-dimensional. Ele possui um único ponto de contato. Sensores deslizantes são sensores one-dimensional – eles detectam o movimento do dedo ao longo de um único eixo.

Cada canal (eletrodo) desses sensores possui uma única conexão direta com o controlador do sensor. Esses sensores são não direcionais em relação aos campos elétricos que emitem. Embora possam ser usados com ou sem um painel de cobertura, as implicações de descarga eletrostática (ESD) para o dispositivo controlador associado são um fator determinante para o uso desse painel.

Todos esses sensores são adequados para uso com controladores Cypress CapSense e PSoC.

Controles de toque Microchip

A caixa de diálogo mTouch Component fornece controles para configurar um componente de sensor de toque em uma folha de esquemático ao criar padrões de sensores capacitivos planares na sua PCB para uso com a linha de controladores Microchip® mTouch®. Os controladores mTouch da Microchip – aos quais são conectados os eletrodos correspondentes dos padrões de sensores – normalmente são dispositivos PIC. Os seguintes tipos de sensores de autocapacitância estão disponíveis para uso em seus projetos de PCB.

Sensores deslizantes são sensores one-dimensional – eles detectam o movimento do dedo ao longo de um único eixo.

Cada canal (eletrodo) desses sensores possui uma única conexão direta com o controlador do sensor. Esses sensores são não direcionais em relação aos campos elétricos que emitem. Embora possam ser usados com ou sem um painel de cobertura, as implicações de descarga eletrostática (ESD) para o dispositivo controlador associado são um fator determinante para o uso desse painel.

Todos esses sensores são adequados para uso com controladores Microchip mTouch.

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