电容式触摸功能的实现原理

现在有很多设备都实现的触摸功能。相比于原先的按键开关,由于没有机械动作,所以它的寿命更长,轻触即可实现按键的功能。
具体的实现方式,是检测一个金属片的对地电容量,当这个电容量突然发生变化时,即可认为有了触摸行为。
许多芯片还有自校准功能,可以消除环境变化导致电容量检测偏差。

芯片特点

一般的这种芯片都是微安级的待机电流,待机功耗很小。
以BS814A为例,支持4个触摸按键,待机功耗5uA,支持自校准,价格也很便宜。
工作电压:2.2V~5.5V
可以外接电容调节感度,如果嫌太过灵敏,可以在触摸引脚上并联对地电容,以降低感度。

应用电路

电路很简单,我用到了3个按键,第4路空闲。C1,C2,C3为感度调节电容,K1,K2,K3为触摸板,没有啥好说的,需要注意的是PCB布线。

PCB布线

1 在满足需要的情况下,触摸区可以做得小些,以尽量减小误触发的情况。
2 触摸区背面最好是网状铺地,以尽量减小自身的电容。
下面根据平板式电容计算公式:C=ε ε0 S/d,来计算一下触摸区的自身电容:
ε0真空介电常数8.86×10(-12方)
ε为介质的介电常数,常见的FR-4板材,其值4.2
S为极板面积,我这个直径为14mm,面积为3.1477=1.54平方厘米=1.54x10(-4方)平方米
d为极板距离,PCB板厚1.6mm=1.6x10(-3方)米
代入公式计算,约为3.5pF
也就是说,如果不采用网状铺地,这个极板的自身电容约为3.5pF,采用网状铺地以后,等效面积减小到原的约1/6,约为0.6pF。
实测感度电容为22pF时,就很难触摸成功了,这个电容还是要尽可能的小,以便给予感度调节更多的裕量。
3 引出线需要立即就近换层,并用地线包覆,以减小其他电路造成的干扰。多层板尽量布置在中间

连接MCU

KOUT1~4这几个接口直连到MCU即可。对于低功耗设备,MCU可以休眠,并配置为中断方式唤醒,以节约能耗。