手潮了也不怕！不怕水的电容触摸传感器，教你一招搞定！

来源：Digi-Key
作者：Alan Yang

你是否碰到过触摸面板上面有水渍，然后触摸按键好像就失灵了一样，各种不听使唤的状况频出，令人心情烦躁？

本文带你了解如何在设计中规避水珠的干扰，以及电容式触摸传感器设计选型应用中的一些小技巧。

水珠引起的误触发，如何避免？

· 为什么水珠会误触发？

如下图，触摸传感的部分是用PCB板制作的，当表面残留水珠的区域横跨两个电极的时候，就会造成这两个电极短路，从而导致误触发。



· 怎么解决水珠误触发？

解决这个误触发的问题，可以采用Driven Shield技术。简而言之，该技术就是在电极和电极之间增加屏蔽层，并且主动给屏蔽层加电压，使得传感器在扫描其他按键的时候，屏蔽罩的电压和电极上的电压一致。这样就可以把水珠对触摸按键的影响减到很小。



· Driven Shield技术使用效果如何？

使用Driven Shield技术是否能够有效解决水珠误触发的问题？让我们来看看下图中的结果比对：



可以看到，增加了Driven Shield之后，水珠对于操控的影响明显减小了。Driven Shield 解决方案，几乎没有什么缺点，但是该技术也有局限性——其仅对自电容测量方式起效。

（资料来源：Microchip在线课程 “电容式触摸原理、设计挑战和解决方案”）

测量方式的选择：自电容还是互电容



可见，选择自电容还是互电容，主要看使用场景：

· 如果要求多个按键的场景，使用互电容这种方式比较多。
· 如果对于接近感应有要求，往往使用自电容比较多。
（资料来源：Microchip电容式触摸传感器设计指南）

电容式触摸应用设计

电容式触摸传感器应用设计，主要可以分成三个部分：控制器MCU、检测电路、触摸传感器。下面我们分别做介绍。



· 控制器MCU

有些MCU带自带触摸传感器检测功能。比如Microchip PIC® XLP™ mTouch™ 16F系列，不用额外的外设，直接可以检测电容式触摸传感器。如下图，充电和检测电路之间共用电荷，之后再进行信号处理。



资料来源：Microchip在线课程 “电容式触摸原理、设计挑战和解决方案”）

· 电容式触摸传感器检测电路

当然也可以使用专门的电容式触摸传感器芯片。

通过Digi-Key网站，可以方便地根据应用类型、分辨率、接口等条件筛选出合适的芯片产品。

有些专用芯片集成了Driven Shield功能：比如Microchip MTCH102。



上面是最简单的应用，只需一个传感器加一个Driven Shield屏蔽层，就可以实现单点触控。

· 触摸传感器

除了在Digi-Key网站上选择电容式触摸传感器外，也可以自己在PCB板上进行设计。



具体设计这里就不多赘述，详情请查看以下参考资料：
Microchip Techniques for Robust mTouch Touch Sensing Design

本文小结

我们的生活越来越离不开电子设备，设备的人机交互界面也变得也越来越做重要，好的交互设计会极大的增加用户的体验感。随着电容式触摸传感器在人机交互设计中应用越来越多，了解电容式触摸传感器的原理，懂得如何选型，精于设计应用，就会让你的产品脱颖而出。