Thiết kế với điều khiển cảm ứng
Có bao nhiêu người trong chúng ta đến với điện tử vì bị cuốn hút bởi vô số công tắc, núm xoay, đèn báo và các cơ cấu điều khiển đậm chất thiết bị công nghệ khác? Nhanh chóng trôi qua thêm vài năm, sức hấp dẫn đó vẫn còn, chỉ là giờ đây nó được thay thế bằng yếu tố "GUI hào nhoáng" - các sản phẩm điện tử có giao diện mượt mà, bắt mắt. Giữ vai trò trung tâm trong những giao diện sản phẩm ngày càng tiên tiến (và ngày càng thu nhỏ) này là điều khiển cảm ứng. Tinh tế nhưng mạnh mẽ, điều khiển cảm ứng giúp sản phẩm sử dụng hiệu quả hơn, thường làm giảm chi phí sản xuất và, nhờ thay thế các công tắc và núm chỉnh cơ khí – vốn luôn chịu tác động của hao mòn không thể tránh khỏi – làm tăng tuổi thọ của sản phẩm đó. Hãy cầm thiết bị công nghệ thông minh yêu thích của bạn lên và bạn sẽ sớm nhận ra rằng nếu không có điều khiển cảm ứng, nó đơn giản sẽ, ừ thì, không còn thông minh lắm - và chắc chắn kém hấp dẫn cũng như kém thú vị hơn nhiều.
Altium Designer hỗ trợ tạo các mẫu cảm biến điện dung phẳng trên PCB của bạn. Các nhà cung cấp sau được hỗ trợ:
-
Atmel Touch Controls – có sẵn nhiều mẫu cảm biến điện dung tự thân và điện dung tương hỗ khác nhau (nút nhấn, bánh xe, thanh trượt), để sử dụng với các bộ điều khiển cảm biến Atmel® QTouch® và QMatrix®.
-
Cypress Touch Controls – có sẵn nhiều mẫu cảm biến điện dung tự thân khác nhau (nút nhấn, thanh trượt), để sử dụng với các bộ điều khiển Cypress® CapSense®.
-
Microchip Touch Controls – có sẵn nhiều mẫu cảm biến điện dung tự thân khác nhau (vòng, thanh trượt), để sử dụng với các bộ điều khiển Microchip® mTouch®.
Để truy cập hỗ trợ Touch Sensor từ một nhà cung cấp cụ thể trong Altium Designer, tính năng Atmel QTouch, Cypress Capsense, và/hoặc Microchip mTouch phải được bật cho bản cài đặt Altium Designer của bạn. Các tính năng này có thể được bật/tắt sau khi cài đặt.
Để biết thêm thông tin về việc thay đổi chức năng lõi đã cài đặt, hãy tham khảo trang Installing & Managing (Altium Designer Develop, Altium Designer Agile, Altium Designer).
Hãy xác minh thông qua Windows Explorer rằng các tệp thư viện tương ứng hiện đã có trong thư mục liên quan trong \Users\Public\Documents\Altium\AD<solution>\Library (đối với cài đặt mặc định) – 
. Việc bật hỗ trợ touch sensor cho một nhà cung cấp cụ thể sẽ cài đặt thư viện thành phần liên quan cần thiết cho các công nghệ cảm biến cảm ứng khác nhau được hỗ trợ cho nhà cung cấp đó, bao gồm touch wheel, slider và button. Tất cả các thành phần đều có thể cấu hình, cho phép bạn chỉ định kích thước và hướng của các hình học cảm biến cảm ứng, phù hợp với yêu cầu thiết kế của bạn.
Triển khai Cảm biến
Một cảm biến cảm ứng được triển khai trong thiết kế bằng cách đặt và cấu hình loại cảm biến cần thiết từ một thư viện tích hợp chuyên dụng. Truy cập hộp thoại cấu hình liên quan (QTouch Component dialog, CapSense Component dialog, hoặc mTouch Component dialog) cho một thành phần cảm biến bằng cách nhấp chuột phải lên thành phần đó và chọn Configure từ menu ngữ cảnh.
Khi đã cấu hình theo yêu cầu, chỉ cần cập nhật PCB đích – một ECO sẽ được dùng để thực hiện các thay đổi cần thiết, dẫn đến việc tạo mẫu cảm biến để đặt trên PCB. Sau đó chỉ cần đặt các cảm biến lên bo mạch tại những vị trí cần thiết để phục vụ giao diện người dùng của sản phẩm, rồi đi dây chúng đến các bộ điều khiển cảm biến cảm ứng tương ứng. Mỗi thành phần cảm biến trên PCB không phải là footprint theo nghĩa thông thường, mà chính là mẫu điện cực đồng thực tế. Một tấm phủ bên trên sẽ được đặt lên cảm biến khi bo mạch được lắp ráp.
Việc triển khai điều khiển cảm ứng rất đơn giản – chỉ cần đặt thành phần loại cảm biến cần thiết lên sơ đồ nguyên lý, cấu hình nó theo nhu cầu thiết kế của bạn, rồi đẩy các thay đổi sang PCB để nhận được mẫu cảm biến.
Các phần sau sẽ xem xét kỹ hơn các thành phần cảm biến có thể cấu hình để đặt trong thiết kế, các tùy chọn cấu hình của chúng và mẫu cảm biến thu được ở phía PCB. Trong mỗi trường hợp, các cấu hình mặc định sẽ được trình bày.
Atmel Touch Controls
Hộp thoại QTouch Component cung cấp các điều khiển để cấu hình một thành phần cảm biến cảm ứng trên sheet sơ đồ nguyên lý khi tạo các mẫu cảm biến điện dung phẳng trên PCB của bạn để sử dụng với dòng bộ điều khiển cảm biến Atmel® QTouch® và QMatrix® mà các điện cực tương ứng từ các mẫu cảm biến sẽ kết nối tới.
Atmel Touch Controls – Các cảm biến kiểu điện dung tự thân được hỗ trợ
Các cảm biến kiểu điện dung tự thân sau đây được hỗ trợ để sử dụng trong các thiết kế PCB của bạn.
QTouchButton – Button (or Key) Sensor (Single Channel)
Sử dụng thành phần QTouchButton để triển khai cảm biến nút nhấn (phím). Đây là cảm biến điện dung tự thân, không chiều, với một kênh duy nhất để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB là một điện cực hình chữ nhật đơn giản.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần QTouchButton
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- height - chiều cao của mẫu cảm biến (tối đa 1000mm).
- width - chiều rộng của mẫu cảm biến (tối đa 1000mm).
SmallQTouchSlider – Small Spatially-interpolated Slider Sensor (3 Channels)
Sử dụng thành phần SmallQTouchSlider để triển khai cảm biến thanh trượt kích thước nhỏ. Đây là cảm biến điện dung tự thân, 1 chiều, nội suy theo không gian, với ba kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm các điện cực hình chữ nhật đơn giản. Mẫu này gồm hai điện cực kích thước đầy đủ cho kênh 1 và 2, với kênh 3 được chia thành hai điện cực nửa kích thước ở hai đầu.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần SmallQTouchSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- height - chiều cao của mẫu cảm biến (từ 5mm đến 15mm).
- width - chiều rộng của mẫu cảm biến (từ 21mm đến 26mm).
- gap thickness - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các kênh cảm biến lân cận (từ 0.1mm đến 0.5mm).
SmallQTouchWheel – Small Spatially-interpolated Wheel Sensor (3 Channels)
Sử dụng thành phần SmallQTouchWheel để triển khai cảm biến bánh xe kích thước nhỏ. Đây là cảm biến điện dung tự thân, 1 chiều, nội suy theo không gian, với ba kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm các điện cực hình nêm đơn giản.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần SmallQTouchWheel
Tùy chọn sau được cung cấp:
- diameter - đường kính của mẫu cảm biến (từ 12mm đến 20mm).
MediumQTouchSlider – Medium Spatially-interpolated Slider Sensor (3 Channels)
Sử dụng thành phần MediumQTouchSlider để triển khai cảm biến thanh trượt kích thước trung bình. Đây là cảm biến điện dung tự thân, 1 chiều, nội suy theo không gian, với ba kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm các điện cực dạng răng cưa. Mẫu này gồm hai điện cực kích thước đầy đủ cho kênh 1 và 2, với kênh 3 được chia thành hai điện cực nửa kích thước ở hai đầu.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần MediumQTouchSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- height - chiều cao của mẫu cảm biến (từ 4mm đến 30mm).
- width - chiều rộng của mẫu cảm biến (từ 26mm đến 60mm).
- gap thickness - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các kênh cảm biến lân cận (từ 0.1mm đến 0.5mm).
MediumQTouchWheel – Medium Spatially-interpolated Wheel Sensor (3 Channels)
Sử dụng thành phần MediumQTouchWheel để triển khai cảm biến bánh xe kích thước trung bình. Đây là cảm biến điện dung tự thân, 1 chiều, nội suy theo không gian, với ba kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm các điện cực dạng răng cưa.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần MediumQTouchWheel
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- outer diameter - đường kính ngoài của mẫu cảm biến (từ 20mm đến 60mm).
- inner diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến (6mm trở lên).
- gap thickness - khoảng hở hoặc khe hở giữa các “răng” cảm biến liền kề (từ 0.1mm đến 0.5mm).
MediumResQTouchWheel – Medium Resistively-interpolated Wheel Sensor (12 Channels, only 3 Connected to the Sensor Controller)
Sử dụng thành phần MediumResQTouchWheel để triển khai cảm biến bánh xe kích thước trung bình. Đây là cảm biến điện dung tự thân, 1 chiều, nội suy điện trở, với ba kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm các điện cực hình nêm.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần MediumResQTouchWheel
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- number of segments between the channels - số lượng đoạn “đệm” điện cực được thêm vào giữa ba kênh của cảm biến.
- outer diameter - đường kính ngoài của mẫu cảm biến (từ 20mm đến 60mm).
- inner diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến (từ 5mm đến 9mm).
- gap thickness - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các đoạn điện cực lân cận (từ 0.1mm đến 0.5mm).
Khi cấu hình cảm biến, bạn có thể chọn số lượng “đoạn đệm” điện cực được dùng đồng đều giữa các kênh. Cấu hình mặc định sử dụng 3 đoạn, tạo ra 12 điện cực X hình nêm trong mẫu. Hãy nhớ rằng chỉ có 3 điện cực trong số này được kết nối ngược về bộ điều khiển cảm biến. Với cấu hình mặc định này, 3 kênh được kết nối đến bộ điều khiển cảm biến được liên kết với các chân 1, 5 và 9 của thành phần.
Để cung cấp khả năng nội suy bằng điện cho các điện trường của cảm biến, cần sử dụng thêm các điện trở trong thiết kế, thường kết nối tổng cộng 100kOhm giữa các kênh liên tiếp được nối với bộ điều khiển (hoặc 25kOhm giữa các đoạn điện cực). Hình ảnh sau cho thấy một ví dụ về các điện trở được đi dây đến thành phần cảm biến để cung cấp mức điện trở cần thiết, cho cấu hình thành phần mặc định.
Ví dụ về các điện trở được kết nối với thành phần cảm biến để cung cấp nội suy điện cho cảm biến.
Mỗi kênh (điện cực) của các cảm biến này có một kết nối trực tiếp, đơn lẻ đến bộ điều khiển cảm biến. Các cảm biến như vậy là không định hướng xét theo các điện trường mà chúng phát ra. Mặc dù chúng có thể được sử dụng có hoặc không có tấm phủ bên trên, các vấn đề liên quan đến phóng tĩnh điện (ESD) – đối với thiết bị điều khiển liên quan – là yếu tố ảnh hưởng lớn khiến tấm phủ như vậy được sử dụng.
Tất cả các cảm biến này đều phù hợp để sử dụng với các bộ điều khiển cảm biến Atmel QTouch.
Atmel Touch Controls – Các cảm biến kiểu điện dung tương hỗ được hỗ trợ
Các cảm biến kiểu điện dung tương hỗ sau đây được hỗ trợ để sử dụng trong các thiết kế PCB của bạn.
QMatrixButton – Button (or Key) sensor (Single Channel)
Sử dụng thành phần QMatrixButton để triển khai cảm biến nút nhấn (phím). Đây là cảm biến điện dung tương hỗ, không chiều, với một kênh duy nhất (một điện cực X và một điện cực Y) để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB gồm các “ngón” đan xen của các điện cực X và Y, trong một hình chữ nhật tổng thể. Mẫu của điện cực X bao quanh hoàn toàn mẫu của điện cực Y.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần QMatrixButton
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- height - chiều cao của mẫu cảm biến (tối đa 1000mm).
- width - chiều rộng của mẫu cảm biến (tối đa 1000mm).
- front panel thickness - độ dày của tấm panel phía trước. Giá trị này được dùng để tính độ dày của “viền” chính của điện cực X bao quanh (thường bằng với độ dày panel), cũng như các “ngón” của điện cực X và khoảng cách giữa các điện cực X và Y (thường bằng một nửa độ dày panel). Độ dày panel phía trước có thể nằm trong khoảng từ 0.1mm đến 10mm.
- width of y side of the sensor - chiều rộng của điện cực Y. Giá trị này nên được giữ càng mỏng càng tốt, trong khoảng từ 0.1mm đến 0.5mm.
SmallQMatrixSlider – 1-layer, Small Spatially-interpolated Slider Sensor (n-channels)
Sử dụng thành phần SmallQMatrixSlider để triển khai cảm biến thanh trượt kích thước nhỏ. Đây là cảm biến điện dung tương hỗ, 1 chiều, nội suy theo không gian, với nhiều kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB giống như một mảng nút nhấn 1xn, trong đó n là số lượng kênh được xác định. Các điện cực X và Y tiếp tục được triển khai dưới dạng các “ngón” đan xen. Có một khe hở giữa mỗi điện cực X liên tiếp. Điện cực Y là liên tục (dùng chung cho tất cả các kênh), với một “ngón” bổ sung trong khe hở này. Các vùng tách biệt của cùng một điện cực X được kết nối bằng via và một đường mạch đặt trên lớp đối diện của bo mạch.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần SmallQMatrixSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- number of channels - số lượng kênh tạo thành mẫu cảm biến (từ 3 đến 8).
- number of segments between channels - số lượng đoạn bổ sung được thêm vào giữa các kênh đã chỉ định, cho phép tạo ra thanh trượt dài hơn (từ 0 đến 10).
- front panel thickness - độ dày của tấm panel phía trước. Giá trị này được dùng để tính độ dày của “viền” chính của điện cực X (thường bằng độ dày panel), cũng như các “ngón” của điện cực X và khoảng cách giữa các điện cực X và Y (thường bằng một nửa độ dày panel). Độ dày panel phía trước có thể nằm trong khoảng từ 0.1mm đến 10mm.
- height - chiều cao của mẫu cảm biến (từ 5mm đến 50mm).
- width - chiều rộng của mẫu cảm biến (từ 24mm đến 200mm).
- width of y side of the sensor - chiều rộng của điện cực Y. Giá trị này nên được giữ càng mỏng càng tốt, trong khoảng từ 0.1mm đến 0.5mm.
SmallQMatrixWheel – 1-layer, Small Spatially-interpolated Wheel Sensor (n-channels)
Sử dụng thành phần SmallQMatrixWheel để triển khai cảm biến bánh xe kích thước nhỏ. Đây là cảm biến điện dung tương hỗ, 1 chiều, nội suy theo không gian, với nhiều kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB giống như một mảng nút nhấn tròn 1xn, trong đó n là số lượng kênh được xác định. Các điện cực X và Y tiếp tục được triển khai dưới dạng các “ngón” đan xen, với các “ngón” của điện cực X được thuôn dần. Có một khe hở giữa mỗi điện cực X liên tiếp. Điện cực Y là liên tục (dùng chung cho tất cả các kênh), với một “ngón” bổ sung trong khe hở này. Các vùng tách biệt của cùng một điện cực X được kết nối bằng via và một đường mạch đặt trên lớp đối diện của bo mạch.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần SmallQMatrixWheel
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- number of channels connected to the MCU - số lượng kênh tạo thành mẫu cảm biến, được kết nối ngược về bộ điều khiển cảm biến (từ 4 đến 8).
- number of segments between the channels - số lượng đoạn “đệm” điện cực được thêm vào giữa các kênh đã chỉ định của cảm biến (từ 0 đến 10).
- panel thickness - độ dày của tấm panel phía trước. Giá trị này được dùng để tính độ dày của “viền” chính của điện cực X (thường bằng độ dày panel), cũng như khoảng cách giữa các điện cực X và Y (thường bằng một nửa độ dày panel). Độ dày panel phía trước có thể nằm trong khoảng từ 0.1mm đến 10mm.
- outer diameter - đường kính của mẫu cảm biến (từ 15mm đến 21mm).
- width of the y side of the sensor - chiều rộng của điện cực Y. Giá trị này nên được giữ càng mỏng càng tốt, trong khoảng từ 0.1mm đến 0.5mm.
MediumQMatrixSlider – 2-layer, Medium Spatially-interpolated Slider Sensor (n-channels)
Sử dụng thành phần MediumQMatrixSlider để triển khai cảm biến thanh trượt kích thước trung bình 2 lớp. Đây là cảm biến điện dung tương hỗ, 1 chiều, nội suy theo không gian, với nhiều kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB được tạo thành từ n điện cực X nghiêng, trong đó n là số lượng kênh được xác định. Có một khe hở giữa mỗi điện cực X liên tiếp. Điện cực Y là liên tục (dùng chung cho tất cả các kênh) và bao gồm một số “ngón” nằm ngang. Điện cực Y nằm trên Top Layer, còn các điện cực X nằm phía sau, trên Bottom Layer.
Mỗi đoạn điện cực X có chiều cao 4mm. Với một thanh trượt có chiều cao lớn hơn, các đoạn bổ sung về cơ bản được xếp chồng theo kiểu zíc zắc xen kẽ. Một “ngón” điện cực Y bổ sung được thêm vào cho mỗi mức đoạn trong chồng này. Với cấu hình mặc định, khi chiều cao của slider là 12mm, chồng này bao gồm ba đoạn cho mỗi điện cực X. Điện cực Y dùng chung có ba “ngón”.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần MediumQMatrixSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- number of X channels - số lượng đoạn tạo thành mẫu cảm biến.
- number of segments between channels - số lượng đoạn bổ sung được thêm vào giữa các kênh đã chỉ định, cho phép tạo ra thanh trượt dài hơn.
- height - chiều cao của mẫu cảm biến (từ 4mm đến 48mm).
- width - chiều rộng của mẫu cảm biến (từ 20mm đến 150mm).
- gap thickness - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các kênh/đoạn cảm biến lân cận (từ 0.1mm đến 0.5mm).
- width of y side of the sensor - chiều rộng của điện cực Y. Giá trị này nên được giữ càng mỏng càng tốt, trong khoảng từ 0.1mm đến 0.5mm.
MediumLargeQMatrixWheel – 2-layer, Medium/Large Spatially-interpolated Wheel Sensor (n-channels)
Sử dụng thành phần MediumLargeQMatrixWheel để triển khai cảm biến bánh xe kích thước trung bình 2 lớp. Đây là cảm biến điện dung tương hỗ, 1 chiều, nội suy theo không gian, với nhiều kênh để kết nối trực tiếp đến bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB được tạo thành từ n điện cực X dạng răng cong, trong đó n là số lượng kênh được xác định. Có một khe hở giữa mỗi điện cực X liên tiếp. Điện cực Y là liên tục (dùng chung cho tất cả các kênh) và bao gồm một số “vòng”. Điện cực Y nằm trên Top Layer, còn các điện cực X nằm phía sau, trên Bottom Layer.
Mỗi đoạn điện cực X có chiều cao hướng tâm là 4mm. Với một bánh xe có đường kính lớn hơn, các đoạn bổ sung về cơ bản được xếp chồng hướng ra ngoài theo bán kính, theo kiểu răng cong xen kẽ. Một “vòng” điện cực Y bổ sung được thêm vào cho mỗi mức đoạn trong chồng này. Với cấu hình mặc định, khi đường kính trong là 16mm và đường kính ngoài là 40mm, chồng này bao gồm ba đoạn cho mỗi điện cực X. Điện cực Y dùng chung tương ứng có ba vòng.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần MediumLargeQMatrixWheel
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- number of channels connected to the MCU - số lượng kênh tạo thành mẫu cảm biến, được kết nối ngược về bộ điều khiển cảm biến (từ 4 đến 8).
- number of segments between the channels - số lượng đoạn “đệm” điện cực được thêm vào giữa các kênh đã chỉ định của cảm biến (từ 0 đến 10).
- outer diameter - đường kính ngoài của mẫu cảm biến (từ 20mm đến 500mm).
- inner diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến (từ 5mm trở lên, và nhỏ hơn đường kính ngoài dưới 8mm).
- gap thickness - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các “răng” điện cực liền kề (từ 0,1mm đến 0,5mm).
- width of the y side of the sensor - chiều rộng của điện cực Y. Nên giữ càng mảnh càng tốt, trong khoảng từ 0,1mm đến 0,5mm.
MediumResQMatrixWheel – 2-layer, Medium Resistively-interpolated Wheel Sensor (n-channels)
Sử dụng thành phần MediumResQMatrixWheel để triển khai cảm biến bánh xe kích thước trung bình 2 lớp. Đây là cảm biến điện dung tương hỗ, 1 chiều, nội suy bằng điện trở, với nhiều kênh để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm các điện cực X dạng răng cong n, trong đó n là số kênh được định nghĩa. Có một khe hở giữa mỗi điện cực X liên tiếp. Điện cực Y là liên tục (dùng chung cho tất cả các kênh) và bao gồm một số “vòng”. Điện cực Y nằm trên Top Layer, còn các điện cực X nằm phía sau, trên Bottom Layer.
Mỗi đoạn điện cực X có chiều cao theo phương bán kính là 4mm. Với bánh xe có đường kính lớn hơn, các đoạn bổ sung về cơ bản sẽ được xếp chồng theo hướng bán kính ra ngoài, theo kiểu răng cong xen kẽ. Một “vòng” điện cực Y bổ sung sẽ được thêm vào cho mỗi mức đoạn trong chồng này. Với cấu hình mặc định, trong đó đường kính trong là 7,5mm và đường kính ngoài là 30mm, chồng này bao gồm ba đoạn cho mỗi điện cực X. Điện cực Y chung do đó cũng có ba vòng.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần MediumResQMatrixWheel
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- number of channels connected to the MCU - số kênh tạo thành mẫu cảm biến, được nối về bộ điều khiển cảm biến (từ 4 đến 8).
- number of segments between the channels - số đoạn “đệm” điện cực được thêm vào giữa các kênh chỉ định của cảm biến (từ 0 đến 10).
- outer diameter - đường kính ngoài của mẫu cảm biến (từ 10mm đến 100mm).
- inner diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến.
- gap thickness - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các đoạn điện cực liền kề.
- width of the y side of the sensor - chiều rộng của điện cực Y. Nên giữ càng mảnh càng tốt, trong khoảng từ 0,1mm đến 0,5mm.
Khi cấu hình cảm biến, bạn có thể chọn số lượng “đoạn đệm” điện cực được sử dụng đồng đều giữa các kênh. Cấu hình mặc định có 4 kênh và sử dụng 3 đoạn đệm, tạo ra 16 điện cực X dạng răng cong trong mẫu. Với cấu hình mặc định này, 4 kênh được kết nối tới bộ điều khiển cảm biến sẽ tương ứng với các chân 1, 5, 9 và 13 của thành phần.
Để cung cấp khả năng nội suy điện do điện trường của cảm biến tạo ra, cần sử dụng thêm các điện trở trong thiết kế, thường là nối tổng trở từ 2kOhm đến 100kOhm giữa các kênh n được kết nối tới bộ điều khiển. Hình sau minh họa một ví dụ các điện trở được đấu nối với thành phần cảm biến để cung cấp các mức điện trở cần thiết cho cấu hình thành phần mặc định.
Ví dụ các điện trở được kết nối với thành phần cảm biến để cung cấp khả năng nội suy điện cho cảm biến.
Mỗi cảm biến này có các điện cực X (phát) và Y (thu), với điện dung tương hỗ giữa X và Y được bộ điều khiển cảm biến đo. Với cảm biến kiểu thanh trượt và bánh xe, nhiều kênh có các kết nối điện cực X riêng biệt tới bộ điều khiển cảm biến, cùng với một kết nối điện cực Y dùng chung. Các cảm biến như vậy nên được sử dụng với một tấm phủ phía trên, được dán không có khe hở không khí. Chính tấm phủ này tạo ra môi trường dẫn phù hợp cho điện trường giữa các điện cực X và Y.
Tất cả các cảm biến này đều phù hợp để sử dụng với các bộ điều khiển cảm biến Atmel QMatrix.
Điều khiển cảm ứng Cypress
Hộp thoại CapSense Component cung cấp các điều khiển để cấu hình một thành phần cảm biến cảm ứng trên trang sơ đồ nguyên lý khi tạo các mẫu cảm biến điện dung phẳng trên PCB để sử dụng với dòng bộ điều khiển Cypress® CapSense® và PSoC®.
Các loại cảm biến điện dung riêng sau đây có sẵn để sử dụng trong các thiết kế PCB của bạn.
CircularButton – Circular Button
Sử dụng thành phần CircularButton để triển khai cảm biến nút nhấn. Đây là cảm biến điện dung riêng, không chiều, với một kênh duy nhất để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển Cypress PSoC. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB là một điện cực hình tròn đơn giản.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần CircularButton
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Button Outer Diameter - đường kính ngoài của mẫu cảm biến (từ 5mm đến 15mm).
- Button Inner Diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến (giá trị này phải nhỏ hơn đường kính ngoài và tối thiểu là 5mm).
RectangularCurvedEdgeButton – Rectangular Curved Edge Button
Sử dụng thành phần RectangularCurvedEdgeButton để triển khai cảm biến nút nhấn. Đây là cảm biến điện dung riêng, không chiều, với một kênh duy nhất để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển Cypress PSoC. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB là một điện cực hình chữ nhật bo góc đơn giản.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần RectangularCurvedEdgeButton
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Button Height - chiều cao của mẫu cảm biến (từ 5mm đến 15mm).
- Button Width - chiều rộng của mẫu cảm biến (từ 5mm đến 15mm).
- Button Inner Diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến (giá trị này phải nhỏ hơn chiều rộng/chiều cao và tối thiểu là 5mm).
LinearSlider – Linear Slider
Sử dụng thành phần LinearSlider để triển khai cảm biến thanh trượt tuyến tính n đoạn. Đây là cảm biến điện dung riêng, một chiều, để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển Cypress PSoC (mỗi đoạn trong mẫu được kết nối tới một chân riêng của bộ điều khiển). Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm một mảng 1xn các điện cực dạng mũi tên kép, trong đó n là số đoạn được chỉ định. Về bản chất, bạn đang chỉ định n cảm biến riêng biệt được đặt liền kề nhau về mặt vật lý. Bạn có quyền điều khiển tổng thể chiều cao và chiều rộng của các cảm biến thành phần. Bạn cũng có thể điều khiển khoảng hở giữa các cảm biến lân cận.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần LinearSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Number of Segments - số đoạn tạo thành mẫu cảm biến (tối thiểu là 3).
- Slider Segment Width - chiều rộng của mỗi đoạn cảm biến (từ 2mm đến 8mm).
- Slider Segment Height - chiều cao của mỗi đoạn cảm biến (từ 7mm đến 15mm).
- Clearance Between Segments - khoảng hở hoặc khe hở giữa các đoạn cảm biến liền kề (từ 0,5mm đến 2mm).
RadialSlider – Radial Slider
Sử dụng thành phần RadialSlider để triển khai cảm biến thanh trượt hướng tâm n đoạn. Đây là cảm biến điện dung riêng, một chiều, để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển Cypress PSoC (mỗi đoạn trong mẫu được kết nối tới một chân riêng của bộ điều khiển). Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm n điện cực hình nêm, trong đó n là số đoạn được chỉ định. Về bản chất, bạn đang chỉ định n cảm biến riêng biệt được đặt liền kề nhau theo hướng xuyên tâm. Bạn có quyền điều khiển tổng thể đường kính trong và đường kính ngoài của thanh trượt, cũng như khoảng hở giữa các đoạn lân cận.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần RadialSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Number of Segments - số đoạn tạo thành mẫu cảm biến (tối thiểu là 3).
- Slider Outer Diameter - đường kính ngoài của mẫu cảm biến.
- Slider Inner Diameter - đường kính trong của mẫu cảm biến.
- Clearance Between Segments - khoảng hở hoặc khe hở giữa các đoạn cảm biến liền kề (từ 0,5mm đến 2mm).
Mỗi kênh (điện cực) của các cảm biến này có một kết nối trực tiếp, riêng lẻ tới bộ điều khiển cảm biến. Các cảm biến như vậy là không định hướng xét theo điện trường phát ra của chúng. Mặc dù chúng có thể được sử dụng có hoặc không có tấm phủ phía trên, các yếu tố liên quan đến phóng tĩnh điện (ESD) – đối với thiết bị điều khiển liên quan – là một lý do quan trọng để sử dụng tấm phủ như vậy.
Tất cả các cảm biến này đều phù hợp để sử dụng với các bộ điều khiển Cypress CapSense và PSoC.
Điều khiển cảm ứng Microchip
Hộp thoại mTouch Component cung cấp các điều khiển để cấu hình một thành phần cảm biến cảm ứng trên trang sơ đồ nguyên lý khi tạo các mẫu cảm biến điện dung phẳng trên PCB để sử dụng với dòng bộ điều khiển Microchip® mTouch®. Các bộ điều khiển mTouch của Microchip – nơi các điện cực tương ứng từ các mẫu cảm biến được kết nối tới – thường là các thiết bị PIC. Các loại cảm biến điện dung riêng sau đây có sẵn để sử dụng trong các thiết kế PCB của bạn.
mTouchChevronSlider – Chevron Slider
Sử dụng thành phần mTouchChevronSlider để triển khai thanh trượt chevron n kênh, để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển cảm biến Microchip mTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm một mảng 1xn các điện cực hình chevron, trong đó n là số thiết bị được chỉ định. Về bản chất, bạn đang chỉ định n cảm biến riêng biệt được đặt liền kề nhau về mặt vật lý. Bạn có quyền điều khiển tổng thể chiều cao và chiều rộng của các cảm biến thành phần, cũng như điều khiển góc chevron. Bạn cũng có thể điều khiển khoảng hở giữa các cảm biến lân cận.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần mTouchChevronSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Number of Devices - số cảm biến riêng biệt tạo thành mẫu cảm biến.
- Slider Width - chiều rộng của mỗi đoạn cảm biến.
- Height - chiều cao của mỗi đoạn cảm biến.
- Angle - góc chevron (từ 0° đến 90°).
- Gap Width - khoảng hở hoặc khe hở giữa các đoạn cảm biến liền kề.
mTouchLinearSlider – Linear Slider
Sử dụng thành phần mTouchLinearSlider để triển khai thanh trượt tuyến tính 2 kênh đơn giản, để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển cảm biến Microchip mTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm hai điện cực. Về bản chất, đây là hai cảm biến riêng biệt được đặt liền kề nhau về mặt vật lý. Hình dạng điện cực được tạo thành từ một hình vuông và một hình tam giác được xác định. Các điện cực được sắp xếp sao cho phần tam giác của chúng gần như lồng vào nhau, ngăn cách bởi một khe hở xác định. Thiết kế thanh trượt này cho đầu ra tuyến tính nhất khi ngón tay người dùng di chuyển từ cảm biến này sang cảm biến kia.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần mTouchLinearSlider
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Square Height/Width - chiều cao và chiều rộng của đầu hình vuông của mỗi cảm biến.
- Slider Width - khoảng cách giữa phần hình vuông của mỗi cảm biến.
- Gap Width - khoảng hở, hoặc khe hở, giữa các phần hình tam giác của mỗi cảm biến. Độ rộng khe hở không được vượt quá tổng chiều rộng tâm.
mTouchMutualRingSensor – Mutual Ring
Sử dụng thành phần mTouchMutualRingSensor để triển khai cảm biến vòng tương hỗ 2 kênh đơn giản, để kết nối trực tiếp tới bộ điều khiển cảm biến Microchip mTouch. Mẫu cảm biến tạo ra trên PCB bao gồm hai điện cực đồng tâm, với một khe hở có thể xác định giữa chúng. Chỉ cần xác định bán kính cho pad bên trong và “độ dày” cho pad bên ngoài.
Cấu hình mặc định và mẫu cảm biến thu được cho thành phần mTouchMutualRingSensor
Các tùy chọn sau được cung cấp:
- Outer Pad Width - chiều rộng của vòng ngoài trong mẫu cảm biến.
- Middle Pad Width - khoảng hở hoặc khe hở giữa pad trong và pad ngoài của mẫu cảm biến.
- Inner Pad Radius - bán kính của pad trong trong mẫu cảm biến.
Mỗi kênh (điện cực) của các cảm biến này có một kết nối trực tiếp, riêng lẻ tới bộ điều khiển cảm biến. Các cảm biến như vậy là không định hướng xét theo điện trường phát ra của chúng. Mặc dù chúng có thể được sử dụng có hoặc không có tấm phủ phía trên, các yếu tố liên quan đến phóng tĩnh điện (ESD) – đối với thiết bị điều khiển liên quan – là một lý do quan trọng để sử dụng tấm phủ như vậy.
Tất cả các cảm biến này đều phù hợp để sử dụng với các bộ điều khiển Microchip mTouch.
Bản địa hóa bằng AI