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

　　1. 簡(jiǎn)介

　　觸摸按鍵應用的范圍越來(lái)越廣，從手機，GPS導航儀，到白色家電，門(mén)禁系統等眾多產(chǎn)品中都能發(fā)現觸摸按鍵的身影。隨著(zhù)應用規模的擴大，市場(chǎng)上提供觸摸按鍵解決方案的芯片也越來(lái)越多。當面對眾多的設計方案，設計者常常希望能夠找到性?xún)r(jià)比高的IC產(chǎn)品，因此如果一顆IC不僅可以實(shí)現穩定可靠的觸摸按鍵，還能為產(chǎn)品增加更多豐富特性，無(wú)疑可以拓寬產(chǎn)品的設計范圍，使產(chǎn)品更加獨特、具有吸引力。Cypress獨有的CapSenseTM技術(shù)即可實(shí)現這一目標，本文以幾個(gè)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

　　人體接近感應常見(jiàn)的解決方案是主動(dòng)式反射紅外接近感應，主動(dòng)式紅外探測器的發(fā)射器發(fā)出一束經(jīng)調制的紅外光束，經(jīng)物體反射后被紅外接收器接收，當人體靠近時(shí)，紅外光束被部分或全部遮擋，此時(shí)接收機接收的信號就會(huì )發(fā)生變化，該信號經(jīng)放大與信號處理后，即可控制發(fā)出報警信號。該方案的優(yōu)點(diǎn)是探測距離遠，但是存在紅外視角等問(wèn)題。實(shí)際上，對于很多電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，其探測距離要求僅需達到十厘米左右，甚至幾個(gè)厘米即可, 這樣的檢測距離CapSenseTM完全能夠滿(mǎn)足。

　　CapSenseTM將接近感應區作為一個(gè)特殊的“接近感應按鍵”，與其他觸摸按鍵一樣連接在芯片管腳上，通過(guò)特殊設計的“接近感應按鍵”布局以及軟件動(dòng)態(tài)調整“接近感應按鍵”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，需要設計不同的硬件感應區。

　　如果需要10~20厘米左右的接近感應，可以使用一個(gè)導線(xiàn)作為感應區。圖 1是Cypress提供的接近感應評估板，白色部分即為導線(xiàn)，通過(guò)PCB板上走線(xiàn)與芯片管腳連接。導線(xiàn)的材質(zhì)和線(xiàn)徑?jīng)]有特殊要求，形狀也無(wú)需為閉合線(xiàn)圈，但需注意導線(xiàn)周?chē)?.5英寸內不要有金屬物體或是地平面，否則會(huì )影響感應距離。另外應將導線(xiàn)固定在某一絕緣物體上以免震動(dòng)引起導線(xiàn)搖晃，搖晃過(guò)程中如果導線(xiàn)靠近導電物體則可能引起誤觸發(fā)。

　　如果機械結構決定無(wú)法安裝導線(xiàn)，也可以通過(guò)在PCB板上布置一根粗銅線(xiàn)實(shí)現接近感應功能，圖 2按鍵周?chē)蝗谏志€(xiàn)即為接近感應區，與導線(xiàn)式類(lèi)似，粗銅線(xiàn)也被看做一個(gè)“特殊按鍵”連在一個(gè)芯片管腳上。銅線(xiàn)線(xiàn)寬至少需要1毫米，線(xiàn)周?chē)辽?.5到2英寸范圍內不能有地平面，以便達到10厘米以上的接近感應距離。

　　用于接近感應的銅線(xiàn)

　　產(chǎn)品在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，常常會(huì )動(dòng)態(tài)修改需求定義，例如增加1~2厘米的接近感應以點(diǎn)亮系統LED背光，此時(shí)如果重新設計PCB布置銅線(xiàn)，無(wú)論在成本上還是研發(fā)時(shí)間上都無(wú)法滿(mǎn)足要求。CapSenseTM的技術(shù)結構使得設計者可以復用已有的觸摸按鍵區實(shí)現近距離的接近感應，無(wú)需增加新的硬件設計。具體實(shí)現方式上有兩種，一種稱(chēng)為群組掃描，CapSenseTM可以在掃描時(shí)將所有按鍵并聯(lián)在一起，此時(shí)掃描任意一個(gè)按鍵，都是對所有按鍵區域的掃描，一旦人體靠近任何一個(gè)按鍵，都會(huì )引起觸發(fā)執行相應的接近感應操作;另外一種方式是動(dòng)態(tài)提高每個(gè)按鍵的靈敏度，使得人體還沒(méi)有實(shí)際接觸到按鍵即可實(shí)現觸發(fā)。這兩種方式都可以在不改板的情況下，實(shí)現1~2厘米的接近感應，設計者僅需注意電路板上按鍵區與周?chē)仄矫娴拈g隙至少需要1毫米。