Touch系列之基於microchip mTouch&qTouch的傳感器 (一)

關鍵字 :MicrochipTouch
基於microchip mTouch與qTouch電容傳感器以及相關電子元件和軟體來構建一個MOC觸摸系統,而MOC設計的不同之處在於用一個懸放在電容觸摸傳感器上方.中間以薄間隔層隔開的導電目標層取代用戶的手指。當用戶按壓目標層的時候,目標層就會產生輕微形變不會超過10um,從而更加接近傳感器。這一間距的改變使傳感器的電容發生可檢測性的變化。電容觸摸界面(電阻元件和軟體)將檢測電容的變化並將這一按壓操作報告給系統。

這意味著傳感器與環境實現了電氣上的隔離。因而改善了噪聲,接近和串擾問題。接地目標層為ESD能量提供了一個非破壞性的路徑。同時,傳感器與環境的隔離還消除了與水相聯繫的問題。由於傳感器的驅動需要物流力,因此適用於文盲應用程序和戴手套的用戶。而金屬面板的使用令最終產品有了更專業的外觀和觸感。

要構建一個MOC傳感器系統,我們需要一個標準的電容傳感器,在一個傳感器上方開孔的間隔層,以及一個導電的面板和目標層。如下圖所示是一個典型的傳感器疊層結構,在這個結構中,導電目標層充當了電容傳感器的另一個極板,並且具備所需的彈性彎曲能力使得該面板可以在作用力撤銷之後可以恢復原狀。



        面板處於該疊層結構的頂面,帶有標記和按鍵圖例。可導電的目標層充當傳感電容器的另一導電錶面。二者一起向用戶提供相關信息,構成傳感電容器的另一個接地層。並實現了按鍵的機械彈性。在選擇面板和目標層材料時需要考慮多向要素,包括按鍵按下需要多大的驅動力,所青睞的面板,環境因素,按鍵是否需要背光,以及面板和目標層是否需要背光。通常,我們最好要將面板和目標層的設計結合在一起,因為二者需要緊密合作才能正常進行。


       最簡單的實現方法是使用單一的金屬層來充當面板和目標層,即可將金屬目標層上面的標記當做面板層,也可以粘和合在目標層上的印刷薄膜當做面板層。這種單一的金屬層為按鍵和傳感電容器(目標層)另一個接地極板提供了所以機械彈性如上圖所示的就是一個典型的單層金屬疊層結構。

       驅動力的大小由面板和目標層所使用的金屬厚度,按鍵的大小,使用的金屬彈性以及面板和目標層任何背面蝕刻之間的關係決定。大多數情況下,按鍵的大小和材料的厚度是主要因素。列如:不鏽鋼是一種易彎曲的金屬其彈性確比不上航空級的鋁材,而另一面,鋁的屈服強度較低,在承受高驅動力時更容易產生凹陷和壓痕。因此,選擇材料時需要在保證底驅動力情況下有足夠的彈性和保證高驅動力時有較高的屈服強度以避免損壞二者之間的平衡。

      在外觀方面,現代絲網印刷和塗層工藝可以將金屬片打造出從花崗岩到木材等各種材質的逼真紋理效果。我們可以將電鍍將金屬面板的表面全部或者有選擇性的鍍上其他金屬以製作相關的標記和打造特定的外觀。而陽極氧化鋁甚至可以印上照片級效果的圖像。與環境相關是兩個問題是耐磨性和耐化學性,包括水在內,不鏽鋼可以耐受大多數常用的化學清潔劑,包括水,並具有良好的耐磨性。另一方面,普通鋼材容易生鏽,和產生化學變色現象,其耐磨性只屬於中等水平,而經過陽極氧化出來的鋁材則具有良好的耐磨性,但是陽極氧化層屬於多孔結構,需要使用聚合物塗層進行密封,否則容易生鏽。

      許多設計人員都傾向於避免使用金屬面板,因為他們誤以為金屬面板不能實現背光功能,而事實上是可以實現的,只是比聚合物面板成本稍高一點。通常而言,我們可以有選擇性的實施金屬穿孔,並採用以聚合物合填密封來阻擋灰層和濕氣的方式來實現背光。

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