Cypress CapSense技術(shù)讓觸摸按鍵產(chǎn)品特性更豐富

　　1. 簡介

　　觸摸按鍵應(yīng)用的范圍越來越廣，從手機(jī)，GPS導(dǎo)航儀，到白色家電，門禁系統(tǒng)等眾多產(chǎn)品中都能發(fā)現(xiàn)觸摸按鍵的身影。隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，市場上提供觸摸按鍵解決方案的芯片也越來越多。當(dāng)面對眾多的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)者常常希望能夠找到性價(jià)比高的IC產(chǎn)品，因此如果一顆IC不僅可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的觸摸按鍵，還能為產(chǎn)品增加更多豐富特性，無疑可以拓寬產(chǎn)品的設(shè)計(jì)范圍，使產(chǎn)品更加獨(dú)特、具有吸引力。Cypress獨(dú)有的CapSenseTM技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本文以幾個案例展示該技術(shù)如何讓產(chǎn)品特性更豐富。

　　2. 人體接近感應(yīng)

　　人體接近感應(yīng)常見的解決方案是主動式反射紅外接近感應(yīng)，主動式紅外探測器的發(fā)射器發(fā)出一束經(jīng)調(diào)制的紅外光束，經(jīng)物體反射后被紅外接收器接收，當(dāng)人體靠近時，紅外光束被部分或全部遮擋，此時接收機(jī)接收的信號就會發(fā)生變化，該信號經(jīng)放大與信號處理后，即可控制發(fā)出報(bào)警信號。該方案的優(yōu)點(diǎn)是探測距離遠(yuǎn)，但是存在紅外視角等問題。實(shí)際上，對于很多電子產(chǎn)品來說，其探測距離要求僅需達(dá)到十厘米左右，甚至幾個厘米即可, 這樣的檢測距離CapSenseTM完全能夠滿足。

　　CapSenseTM將接近感應(yīng)區(qū)作為一個特殊的“接近感應(yīng)按鍵”，與其他觸摸按鍵一樣連接在芯片管腳上，通過特殊設(shè)計(jì)的“接近感應(yīng)按鍵”布局以及軟件動態(tài)調(diào)整“接近感應(yīng)按鍵”的靈敏度，可以檢測到由人體接近引起的微弱電容變化。針對不同的檢測距離，需要設(shè)計(jì)不同的硬件感應(yīng)區(qū)。

　　如果需要10~20厘米左右的接近感應(yīng)，可以使用一個導(dǎo)線作為感應(yīng)區(qū)。圖 1是Cypress提供的接近感應(yīng)評估板，白色部分即為導(dǎo)線，通過PCB板上走線與芯片管腳連接。導(dǎo)線的材質(zhì)和線徑?jīng)]有特殊要求，形狀也無需為閉合線圈，但需注意導(dǎo)線周圍1.5英寸內(nèi)不要有金屬物體或是地平面，否則會影響感應(yīng)距離。另外應(yīng)將導(dǎo)線固定在某一絕緣物體上以免震動引起導(dǎo)線搖晃，搖晃過程中如果導(dǎo)線靠近導(dǎo)電物體則可能引起誤觸發(fā)。

　　如果機(jī)械結(jié)構(gòu)決定無法安裝導(dǎo)線，也可以通過在PCB板上布置一根粗銅線實(shí)現(xiàn)接近感應(yīng)功能，圖 2按鍵周圍一圈黑色粗線即為接近感應(yīng)區(qū)，與導(dǎo)線式類似，粗銅線也被看做一個“特殊按鍵”連在一個芯片管腳上。銅線線寬至少需要1毫米，線周圍至少1.5到2英寸范圍內(nèi)不能有地平面，以便達(dá)到10厘米以上的接近感應(yīng)距離。

　　用于接近感應(yīng)的銅線

　　產(chǎn)品在實(shí)際開發(fā)過程中，常常會動態(tài)修改需求定義，例如增加1~2厘米的接近感應(yīng)以點(diǎn)亮系統(tǒng)LED背光，此時如果重新設(shè)計(jì)PCB布置銅線，無論在成本上還是研發(fā)時間上都無法滿足要求。CapSenseTM的技術(shù)結(jié)構(gòu)使得設(shè)計(jì)者可以復(fù)用已有的觸摸按鍵區(qū)實(shí)現(xiàn)近距離的接近感應(yīng)，無需增加新的硬件設(shè)計(jì)。具體實(shí)現(xiàn)方式上有兩種，一種稱為群組掃描，CapSenseTM可以在掃描時將所有按鍵并聯(lián)在一起，此時掃描任意一個按鍵，都是對所有按鍵區(qū)域的掃描，一旦人體靠近任何一個按鍵，都會引起觸發(fā)執(zhí)行相應(yīng)的接近感應(yīng)操作;另外一種方式是動態(tài)提高每個按鍵的靈敏度，使得人體還沒有實(shí)際接觸到按鍵即可實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。這兩種方式都可以在不改板的情況下，實(shí)現(xiàn)1~2厘米的接近感應(yīng)，設(shè)計(jì)者僅需注意電路板上按鍵區(qū)與周圍地平面的間隙至少需要1毫米。