电容触摸按键已经运用越来越多。与传统机械按键相比,它的优点是更美观,使用寿命更长,没有机械按键那些易损部分,而且在一些条件恶劣的环境更有优势,例如比较潮湿的环境,烟尘比较多的环境。当然也有弱点,相对机械按键更容易误触发,成本也稍高。但现在触摸按键的成本也在下降,甚至在一些设计中成本比机械按键更低。
今天推荐的一颗芯片AT42QT1070不仅能实现一般的触摸按键功能,还能实现接近感应,这是电容触摸比较极端的一种方式,通过很高的灵敏度,可以在20CM以上的距离感应到手的接近,这个功能在音响,灯光,卫浴等很多场合有较好的应用。下面是这颗芯片的一些资料:
1)封装为14PIN SOIC或者20PIN VQFN。
2)支持最多7个按键。
3)可以通过I/O或者I2C输出按键信号。
4)在I2C模式下可以任意设置每个按键的灵敏度。
5)使用简单,外围元器件少。
电容触摸工作原理是检测感应电极到地之间的电容,这个电容是 pf 级的,它包括了I/O内部到地的电容,走线到地的电容,电极到地的电容,还有人体介入后形成的电容,其中人体介入后的电容就是要检测的目标信号。当人体或手指靠近电极,电极倒地的电容变大,当这个变化大到设定的门限,就视为这个按键被触摸,但由于人体这个电容值跟前面几个寄生电容比较起来非常小,一般只占总电容值的1-20%,所以检测起来很不容易。好的设计能把人体介入电容相对值尽量最大化,一般超过总电容值的5%的变化就比较容易检测出来。由于芯片I/O的内部到地电容我们没办法改变,所以要做好的就是走线分布电容和电极到地的电容。
PCB设计要点:
由于前面说过要把不利的寄生电容减小,而且尽可能把人体介入电容加大,我们需要通过layout来实现这些目标。
1)电极走线尽可能细,而且离地线和其他走线尽可能远以减小分布电容;
2)电极走线相互之间也要尽可能保持距离,避免相互串扰;
3)电极走线当与信号有变化的线相邻时,中间用地线隔离,而且地线与电极走线保持较远距离;
4)外部的电阻电容尽量靠近IC放置,尤其是电源退偶电容;
5)用干净的电源供电,纹波不要大于20mV,不要与电流变化很大的负载共回路。
6)电极要原理其它导体,如金属外壳,安装框架等。
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