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智能門鎖中觸摸設計注意事項

jf_78858299 ? 來源:硬件大熊 ? 作者:雕塑者 ? 2023-03-06 11:28 ? 次閱讀

智能門鎖的觸摸方案中,有電感式觸摸、電容式觸摸、機械按鍵觸摸,基于成本、方案成熟度、結構空間限制問題,電容式觸控目前已然成為智能門鎖觸控的首選方案。

覆蓋物選擇

選擇覆蓋材料考慮的關鍵因素:電容耦合性能(介電常數)

材料上需要注意,介電常數越高,手指與傳感器板之間的電容耦合性能就越好,如下幾款材料,除空氣、木頭外,都適合用作覆蓋材料。

圖片

結構上必須注意,盡量不要在傳感器與覆蓋材料之間留有空隙,由于空隙可能聚集水分,當溫度突然改變時這些水分可能凝聚到傳感器表面,導致觸摸異常。

厚度上必須注意,對應不同材料觸控芯片都會有最大的覆蓋物厚度限制,比如大多數芯片方案玻璃的最大厚度必須控制在3mm以內,超過這個厚度,觸控靈敏度明顯下降。

電磁兼容性(EMC

電磁兼容性與材料、結構、電路設計都相關;

材料上,如下為一些常用材料12kV ESD保護的最小厚度,在結構上,避免觸控板與外界直接可物理接觸;

圖片

電路設計上參考如下幾個點:

  1. 在觸摸芯片VDD與GND之間并聯放置0.1uf電容,起退耦和旁路作用,該電容盡量接近芯片電源;
  2. 適當增大觸控按鍵通道匹配電阻,如在按鍵通道引線上靠近芯片端串聯100Ω電阻,可以降低脈沖電平邊沿的陡峭程度,減少高次諧波。該匹配電阻是否需要預留具體參考芯片推薦設計;
  3. 鋪地,將觸控焊盤到芯片之間的走線進行包地處理,吸收電磁輻射,另外,焊盤背面若鋪地,可采用網格鋪地的方式,既保證靈敏度,又可提升抗干擾能力。針對不同芯片設計效果,有些方案可能會推薦實鋪地的方式

PCB布局走線

  1. 盡量減少走線和觸控傳感器的的寄生電容,當走線縮短變窄時,走線電容會變小,有些芯片為了調節走線電容,會在芯片端預留電容位置,用以調節靈敏度;
  2. 走線寬度、間隙查看芯片推薦值,以sypress Capsense推薦為例:走線不能大于7mil(0.18mm),走線必須圍繞著網格接地,且走線與接地間的間隙介于 10 mil 到20 mil(0.25 mm 到 0.51 mm)之間;
  3. 為避免信號串擾,不要在通信線路接近的地方走線,如果必須交叉,則需要確保交叉點呈直角

圖片

  1. 使用最小的過孔數量,為了減短走線長度,可將過孔放置在傳感器的導電片上

圖片

  1. 接地,在感應板的頂層、底層進行接地層填充,對于實地、網格地,包括網格地與間隙的問題,由于實地、過于密集的GND會增加電容,相對降低靈敏度,因此需要在維持良好的觸摸信號和增加系統抗噪能力之間進行權衡。以sypress capsense推薦為例,網格接地規格是:25%在頂層(7 mil 線路, 45 mil 間距)和 17%在底層(7 mil 線路, 70 mil 間距)

圖片

  1. 在芯片選型時,可關注是否支持接近感應功能,接近感應功能可在手指尚未觸碰至覆蓋材料時即開啟快速偵測功能,且對于水滴引發的誤觸發可通過加屏蔽電極的方法起到一個屏蔽處理的功能。
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