เป็นไปได้อย่างไรที่จะใช้ตัวตรวจจับ capacitive ผ่านกระจกหนา 5 มม. ที่มีช่องว่างระหว่าง PCB และแก้ว

ฉันกำลังค้นคว้าโครงการที่จะต้องมีระบบตรวจจับแบบสัมผัสผ่านโต๊ะกระจกหนา 5 มม.

เป็นไปได้หรือไม่ที่จะใช้ PCB ที่มีรูปแบบที่เหมาะสมและไมโครคอนโทรลเลอร์ mTouch / QTouch / capSense ที่ด้านหนึ่งของกระจกและคาดว่าจะสามารถตรวจจับการสัมผัสที่อีกด้านหนึ่งของกระจกได้หากมีช่องว่างระหว่าง PCB และแก้ว ฉันกำลังคิดว่าจะมีไฟ LED SMD ที่ด้านข้างของ PCB ใกล้กับกระจก ความคิดที่จะเติมเต็มช่องว่างก็ยินดีด้วยเช่นกัน

ฉันได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้และฉันเห็นว่าบางคนที่นี่มีการจัดการเพื่อให้เซ็นเซอร์ไร้ช่องว่างทำงานผ่านกระจก แต่ฉันไม่แน่ใจว่ามันจะทำงานอย่างไรกับช่องว่างในนั้น

ภาพด้านล่างขนาดช่องว่างที่เลือกคือ 0.5 มม. ทำงานได้ดีสำหรับการควบคุมทิศทางการหมุนของกระจกด้วยการซ้อนทับ 10 มม ขนาดของปุ่มที่นี่ = ความหนาของกระจกเพิ่ม 5 มม. เพื่อการตอบสนองที่ดีขึ้น คุณจะต้องการการสนับสนุนทางกลสำหรับแก้วและต้องใช้ลูกแก้วหรือเทียบเท่ากับแทร็กคู่บนปุ่มเป็นแก้ว ดังนั้นความหนาโดยรวมของ 10 มม. จึงเป็นไปได้

ด้วย spacers ลูกแก้วที่เหมาะสมระหว่างบอร์ดและกระจกเพื่อเติมช่องว่างอากาศเหนือปุ่มฉันคิดว่ามันเป็นไปได้มาก แต่หากปราศจากสิ่งนั้นจะมีความเสี่ยงสูง

ไม่มีช่องว่างด้วยกระจกและช่องว่าง Plexiglass เติมแทร็กนิ้วมือและแทร็กกราวด์มากกว่า 10 มม. เป็นไปได้ แต่ด้วยช่องว่างอากาศอาจจะมีเพียง ~ 1 มม. เท่านั้นที่สามารถใช้งานได้กับกราวด์รอบแผ่น RF

แก้ว 8 มม. เทียบเท่ากับช่องว่างอากาศ 1 มม. และคุณต้องการช่องว่างอากาศ 5 มม. บวกกับกระจกดังนั้นให้พิจารณาแผ่นซิลิกอนเพื่อเติมเต็มรูปแบบเรขาคณิตรองรับกระจกและปิดช่องว่างเพื่อให้แผ่นนิ้วสามารถปิดแผ่นพลาสติกตัวเก็บประจุ RF ด้านล่าง ตราบใดที่ความจุของช่องว่างมากกว่าค่านิ้วมือของ <1pF BTW 1pF อยู่ที่10KΩที่ 24MHz

ข้อต่อเชื่อมลวดทองใน SMD อาจจะถูกตรึงด้วยแรงกระแทกจากกระจก คุณสามารถใช้กระจกรมควันหรือหน้ากากที่ทาสีด้วยซิลิคอนเพื่อเติมช่องว่างเหนือเซ็นเซอร์ใต้กระจกได้หรือไม่? ที่อาจทำงานเพิ่มค่าคงที่ไดอิเล็กทริกบนแผ่นและให้โบนัสของความแข็งแกร่งของโครงสร้างและกระจายตัวบ่งชี้ LED บนจุดทัชแพดหรือเพื่อใช้เป็นตัวบ่งชี้ข้อเสนอแนะ

ความคิดด้านข้างสำหรับเรื่องนั้นบางทีคุณสามารถใช้ตัวส่งสัญญาณ IR ของตัวส่งสัญญาณ IR สำหรับตัวชี้ในทัชแพดสำหรับแก้วแบบไม่ต้องสัมผัส

นอกจากนี้คุณยังสามารถใช้ลูกแก้วที่มีรูปร่างคล้ายแก้วซึ่งมีค่า epsilon ที่ใกล้เคียงกันที่ 8 และใช้กาวบาง ๆ ที่ด้านข้างของส่วนประกอบและ spacers ที่คล้ายกันรอบ ๆ หลอดไฟ LED เพื่อป้องกันและกระจกบางจากความเครียด

สิ่งนี้มาจากสเปรดชีท Cypress

หน่วยค่าพารามิเตอร์อินพุต

ความหนาของการซ้อนทับ 2 มม. การซ้อนทับ - ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก 2.8 ฟาราด / ม. ความจุการติดตามต่อนิ้ว 2 pF

เส้นผ่านศูนย์กลางของปุ่มขั้นต่ำที่แนะนำ
(ขึ้นอยู่กับการตอบสนองนิ้วขั้นต่ำ 0.25pF)
สภาพเสียง - ต่ำ (0.05 pF เสียงรบกวน) 7 มม. สภาพเสียง - ปานกลาง (0.075 pF เสียงรบกวน) 9 มม. สภาพเสียงรบกวน - สูง (0.1 pF เสียงรบกวน) 11 มม.

สภาพเสียงรบกวนที่มีความยาวสูงสุด- เสียงต่ำ (0.05 pF เสียงรบกวน) 400 มม. สภาพเสียง - ปานกลาง (เสียง 0.075 pF) 387 มม. สภาพเสียง - สูง (0.1 pF เสียง) 374 มม.

ปุ่มถึงระยะห่างจากพื้นดิน 2 มม

เซ็นเซอร์สัมผัสแบบ capacitive วัดการเปลี่ยนแปลงของความจุ ความจุของตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานมีค่าประมาณ C = A / d

หากอุปกรณ์ cap-sense ทำงานได้ดีโดยมีการเปลี่ยนแปลงความจุ 1 pf เมื่อพื้นผิวด้านบนของแก้วอยู่ห่างจากแผ่นโลหะ 1 มม. จะไม่สามารถบอกความแตกต่างได้และจะทำงานได้เช่นกันถ้า คุณสามารถทำสิ่งต่าง ๆ เพื่อให้เราได้รับการเปลี่ยนแปลง 1 pf ในความจุเดียวกันเมื่อพื้นผิวด้านบนของแก้วอยู่ห่างออกไป 10 มม.

วิธีหนึ่งในการทำเช่นนั้นคือการปรับสเกลง่าย หากคุณต้องการระยะทางแก้ว + airgap (d) มีขนาดใหญ่เท่ากับ 64 เท่าบนกระดานสาธิตของ capsense ให้ใช้พื้นที่ประมาณ 64 เท่า (A) - ทำให้แผ่นโลหะกว้าง 8 เท่าและสูง 8 เท่าแทน ของการใช้ 1 ปลายนิ้วใช้มือของคุณทั้งหมด

เนื่องจากแต่ละ airgap เพิ่มเติม 1 มม. นั้นแย่ประมาณ 5 มม. ของความหนาของกระจกเพิ่มเติม ( permittivity สัมพัทธ์ของแก้วมีค่าประมาณ 5 เท่าของอากาศ) ผู้คนส่วนใหญ่จึงพยายามที่จะกดแผ่นฝาปิดกับกระจกโดยตรง airgap วิธีหนึ่งในการทำเช่นนั้นคือการใช้สปริงโลหะเพื่อเชื่อมต่อโลหะด้วยไฟฟ้าที่ด้านหลังของแผ่นกระจกบน PCB โลหะของฤดูใบไม้ผลินั้นอาจเพียงพอ บางคนติดแผ่นโลหะกับสปริงและปล่อยให้สปริงกดแผ่นกับกระจก คนอื่น ๆ กาวแผ่นโปร่งใสนำไฟฟ้ากับกระจก (ดูส่วน 3.5.3 ของ"AN2869: แนวทางสำหรับการออกแบบแอปพลิเคชันการตรวจจับการสัมผัส"ส่วนที่ 4.3.2 ของ"AN0040: การออกแบบฮาร์ดแวร์สำหรับการสัมผัสแบบ Capacitive" , แบบจำลองอันตราย:"หมายเหตุของแอป: การใช้ Philipp Springs เพื่อสร้างปุ่มสัมผัส"ส่วน 3.3.1 จาก"QTAN0079: ปุ่มตัวเลื่อนและล้อ: คู่มือการออกแบบเซ็นเซอร์"ฯลฯ )