新一代人機端口：電容式觸摸感應芯片

　　可能你會(huì )對“電容式觸摸感應”這名詞感到陌生，但如說(shuō)就像“iPod”上的圓型觸控面板，LG的“巧克力”手機上的觸控按鈕，還有一些電磁爐的面板，可能會(huì )馬上明白。多謝這些產(chǎn)品令用戶(hù)開(kāi)始接觸此類(lèi)新的人機端口，也令半導體行業(yè)對此類(lèi)蕊片需求關(guān)注起來(lái)。其實(shí)市場(chǎng)是有此類(lèi)需求的。首先，傳統按鍵的設計總會(huì )有空隙，以致有入水的機會(huì )，令控制板失靈，如用上“觸摸感應”的按鍵面板上，沒(méi)有空隙的一體化的面板，容易清潔。另外，“觸摸感應”對產(chǎn)品設計師來(lái)說(shuō)是一個(gè)喜訊，因產(chǎn)品按鍵的大小或數量不受制于模具，按鍵布局完全取決于PCB的設，就是說(shuō)，同一模具可以因PCB的設計而有不同的按鍵布局。

優(yōu)勢

　　“電容式觸摸感應”不一定是按鍵，可以設計成“滑條”(Slide Bar)或是其他形狀。比如ATLAB的ATA2508芯片內置了最多十二個(gè)可編程I/O，可以設定成跟按鍵相配對的指示燈，指定型號內甚至有蜂鳴器驅動(dòng)口，用作產(chǎn)生按鍵提示音。ATA2508的工作電流約為100uA，待機電流為60uA，休眠電流為0.1uA，功耗是其他品牌的十分之一，但卻能提供每秒五千次的取樣率，差不多是其他品牌的二十五分之一。由于是差分式輸入，而且按鍵的旁邊不需有接地，因此，即使是把水倒到按鍵面板上，也不會(huì )有誤動(dòng)作。每個(gè)按鍵可獨立設定靈敏度：設定得愈小，就愈靈敏。相反，設定得愈大，就愈遲鈍，對于厚度不一致的外殼，能獨立作出調整。ATA2508在不同射頻下(如900M~2.4GHz)都能正常工作，可以承受HMB mode: 8kV, Set mode 15k 的ESD。而有些應用內有AM收音機，它也不會(huì )對收音機產(chǎn)生干擾。即使天氣冷熱，濕度高低，都能維持設計好那時(shí)的靈敏感，這也是因為有自動(dòng)阻抗調整功能。針對不同應用的需求，ATALAB 提供了有單鍵 / 雙鍵 / 所有鍵輸出模式。工作電路用了極少的零件，只需要幾顆電阻電容，就能完成工作電路。

　　手感：跟傳統按鍵比較，“觸摸感應按鍵”面對最大的困難，就是不實(shí)在，沒(méi)有按鍵的感覺(jué)，沒(méi)有手感。舉個(gè)例子，很多人打手機時(shí)，根本不需要看著(zhù)數字鍵，已能確定數字鍵的位置；計算機上的鍵盤(pán)也是。這就是因為習慣了按鍵的感覺(jué)，所以這類(lèi)應用是不合適的。但其他應用，也會(huì )出現沒(méi)有手感的問(wèn)題，不過(guò)很多產(chǎn)品工程師會(huì )在設計時(shí)，在按鍵動(dòng)作出現時(shí)，配上LED或加上蜂鳴器，表示已按鍵。ATLAB ATA2508特別為此類(lèi)問(wèn)題而特別設計了最多十二個(gè)I/O口 (指定型號)，和用作驅動(dòng)蜂鳴器的引腳 (指定型號)。

　　按鍵面板材料：十分簡(jiǎn)單，基本上只要是非導電的物質(zhì)，都可以用作“觸摸感應按鍵”的外殼材料，但問(wèn)題在于印刷面板上按鍵圖標和文字的顏料，如顏料之中用了一些含有導電成份的物質(zhì)，那么就會(huì )完全影響了按鍵的效果，例如一開(kāi)機，就已有按鍵給按下。

　　按鍵跟芯片的距離：最好是把芯片按鍵做在同一塊PCB板，如果距離太遠，PCB走線(xiàn)太長(cháng)，會(huì )增加收到噪聲的機會(huì )，而且會(huì )使整體的按鍵的阻抗值不匹配。
老產(chǎn)品配合觸摸感應按鍵：有些已經(jīng)是成熟的老產(chǎn)品，本來(lái)的表鍵是用MCU的A/D來(lái)讀電阻梯型式的按鍵，如想要加上觸摸感應按鍵，但由于MCU部份可能不能改，所以無(wú)法直接換進(jìn)去。如真的要用，可能要要加上一粒MCU來(lái)實(shí)現，或是用ATA2508提供的I/O輸出作按鍵輸出。

解決方案

　　威雅利公司推廣ATA2508觸摸感應芯片已有一段時(shí)間，做了不少參考設計，例如配合MCU做出一個(gè)完整方案，現在可以配合客戶(hù)的設計需求，幫手布板。
準備：如想為你的產(chǎn)品做“電容式觸摸感應”按鍵，有些數據一定要先確定下來(lái)。例如外殼大小，鏍絲孔位置，PCB的大小，按鍵的大小、形狀、數量。面板的材料和厚度。PCB的型式，可以是單層/雙層、軟質(zhì)PCB (又稱(chēng)FPC)、又或是薄膜 (ITO)。

　　參數調整： ATA2508的外圍電路十分簡(jiǎn)單，大部分的設定都是通過(guò)I2C對指定地址設定，簡(jiǎn)單的靈敏度調整，都是通過(guò)改變ALPHA值，而過(guò)濾跳動(dòng)時(shí)的誤動(dòng)作則需要改變BETA值，BETA值可以看成是一個(gè)門(mén)坎值，此數值一般都必需少于A(yíng)LPHA 值。另外，還有Reference Delay，Integration Time，和Strength Threshold。
最后關(guān)頭才需要的外加電容：多數情況下，通過(guò)參數調整已足夠做出效果不錯的“觸摸感應按鍵”。但有一些情況會(huì )需要加上某些按鍵加上電容，例如其中有一個(gè)按鍵與眾不同，面積較其他的大很多、或是小很多。

　　簡(jiǎn)單測試：防水測試，把一些水倒在覆蓋按鍵金屬面的面板上，測試有否按鍵被誤觸發(fā)；電話(huà)干擾測試，把正在撥出電話(huà)的手機放近按鍵板的面板上，看看是否會(huì )被誤觸發(fā)。收音機測試；有些產(chǎn)品內有收音機部分，測試收音機會(huì )否被干擾。(ATLAB都可以通過(guò)以上測試)

應用分享

　　已計劃或現正使用“電容式觸摸感應”的產(chǎn)品多不勝數，比如如下幾個(gè)方面。

洗衣機

　　傳統的洗衣機的面板都是一些機械式按鍵，這些按鍵的使用次數不多，每次使用時(shí)，只是設定某些洗衣程序再按開(kāi)始就可以了。而且，放洗衣精、洗衣液，或柔順劑的時(shí)候, 總有不小心的時(shí)候，可能會(huì )把這些東西淋了在面板上，時(shí)間長(cháng)了，滲入了按鍵內，甚至影響電路板工作。而用“觸摸感應”方法的話(huà)，按鍵是做在面板上，跟主機一體化，清潔容易，而且有防水功能，不只是“觸摸感應”按鍵，甚至可把洗衣機常見(jiàn)的“旋動(dòng)選擇”改成“觸摸感應旋動(dòng)選擇”。

電磁爐

　　因電磁爐的高效加熱原理十分之高效率，十分適合火鍋或是燒水。電磁爐的按鍵一般都落在前方的表面。而這兩種應用中，都涉及到“水”，尤其是當電磁爐用于火鍋的時(shí)候，經(jīng)?？吹接腥藭?huì )不小心把“湯”澆在面板上，如果用傳統的機械式按鍵，相信滲進(jìn)電路板的機會(huì )很大。而ATA2508的防水功能，就十分合適。

電視

　　現在的電視，通常都用紅外線(xiàn)遙控器，用家真的很少走到電視前去按面板的功能鍵，所以如果面板用了“觸摸感應”方式的按鍵的話(huà)，可以節省了按鍵的成本，因只要把有按鍵形狀的PCB線(xiàn)路板貼在面板內，就可以有按鍵，這樣做也可以令同一模具有不同的按鍵布局。(備注:防水功能: 即使有水在按鍵上面都不會(huì )出現誤動(dòng)作，而在按鍵上有水的情況下按下按鍵，仍是正確的反應。)