Bagaimana layaknya menggunakan detektor kapasitif melalui kaca setebal 5 mm dengan celah antara PCB dan kaca?

Saya sedang meneliti untuk sebuah proyek yang perlu memiliki semacam deteksi sentuh melalui meja kaca setebal 5 mm.

Apakah layak untuk menggunakan PCB dengan pola yang sesuai dan mikrokontroler mTouch / QTouch / capSense dengan itu di satu sisi kaca dan berharap untuk dapat mendeteksi sentuhan di sisi lain dari kaca jika ada celah antara PCB dan gelasnya? Saya sedang berpikir memiliki LED SMD di sisi dekat PCB ke kaca. Gagasan untuk mengisi kesenjangan juga diterima.

Saya memang melakukan riset tentang ini dan saya telah melihat bahwa beberapa orang di sini telah berhasil membuat sensor gapless bekerja melalui kaca, tetapi saya tidak yakin bagaimana ini akan bekerja dengan gap di dalamnya.

capsense

— AndrejaKo
sumber

Berapa dimensi panjang / lebar yang diperlukan untuk lembar sensor kaca ini? Apakah itu sangat kecil (diagonal 4 inci), kecil (diagonal 20 inci), atau lebih besar? Juga, berapa banyak titik indra di area ini?

— Anindo Ghosh

@Anindo Ghosh Pada titik ini, parameter tersebut tidak diperbaiki. Kami masih meneliti. Diagonal 19 inci adalah batas bawah dari apa yang dapat diterima. Sekitar 30 inci tidak masalah. Adapun sejumlah poin akal, itu juga tidak tetap, jadi jawabannya adalah sebanyak mungkin. Saya kira mungkin 1 per 2 cm ^ 2 akan bagus sementara 1 per cm ^ 2 akan bagus. Kita bisa membuat poin akal yang lebih besar jika diperlukan.

— AndrejaKo

Untuk hal sebesar itu, saya hanya bisa mengedepankan ide yang sepenuhnya spekulatif, jadi saya tidak akan menjawabnya: Panel monitor LCD. Keluarkan lampu latar, dan Anda memiliki pelat kaca besar yang transparan, namun penuh dengan konduktor yang dapat dialamatkan (sel kristal cair). Dengan memodifikasi pemindaian yang terjadi untuk tujuan tampilan normal, konduktor ini dapat "diaktifkan" dalam kelompok, kapasitansi antara aktif (tegangan frekuensi tinggi pada mereka) dan kelompok tidak aktif menyediakan array sensor kapasitif yang luas. Ini mungkin benar-benar berfungsi ... atau tidak. :-(

— Anindo Ghosh

Jika saya mendapatkan monitor dengan panel yang tidak terputus, saya akan mencoba sesuatu seperti itu. Kedengarannya ide yang bagus.

— AndrejaKo

Anda benar-benar dapat mencobanya dalam skala kecil dan biaya rendah, dengan membongkar salah satu bingkai foto digital murah. Langkah selanjutnya: Ambil TV LCD yang tidak berfungsi dari pendaur ulang lokal - Jika panel tidak terputus secara fisik, kemungkinan strategi tersebut dapat diuji.

— Anindo Ghosh

Jawaban:

Gambar di bawah ini memilih ukuran celah 0,5 mm bekerja dengan baik untuk mengarahkan bidang fringing melalui 10mm overlay kaca. Di sini ukuran tombol = ketebalan kaca tambahkan 5mm untuk respons yang lebih baik. Anda akan memerlukan dukungan mekanis untuk kaca dan tentu saja membutuhkan kaca plexiglass atau setara dengan pasangan trek pada tombol ke kaca. jadi ketebalan keseluruhan 10mm praktis, mungkin sedikit lebih. masukkan deskripsi gambar di sini

Dengan spacer plexiglass yang cocok antara papan dan kaca untuk mengisi celah udara di atas tombol, saya pikir ini sangat layak. tetapi tanpa itu akan sangat berisiko.

Gapless dengan kaca dan celah Plexiglass mengisi setiap track finger dan ground track lebih dari 10mm dimungkinkan, tetapi dengan gap udara mungkin hanya ~ 1mm praktis dengan ground guard di sekitar RF pad karena kopling kapasitif udara ke kaca yang rendah.

Kaca 8mm setara dengan celah udara 1mm dan Anda membutuhkan celah udara 5mm plus kaca, jadi Pertimbangkan bantalan silikon untuk mengisi dan memperpanjang geometri, dukung kaca dan jembatan celah sehingga jari jari dapat menutup bantalan plastik kapasitor RF di bawah permukaan. Selama kapasitansi celah lebih besar dari celah jari <1pF. BTW 1pF sekitar 10KΩ pada 24MHz

Sambungan internal ikatan kawat emas SMD mungkin mendapatkan tekanan dari kaca. Dapatkah Anda menggunakan kaca yang dicat dengan topeng atau silikon untuk mengisi celah sensor di bawah kaca? yang dapat bekerja meningkatkan konstanta dielektrik di atas bantalan dan memberikan bonus kekakuan struktural dan menyebar indikator LED di atas tempat touchpad atau untuk digunakan sebagai indikator umpan balik.

Sisi pemikiran dalam hal ini mungkin Anda dapat menggunakan pasangan reflektor emitor IR untuk titik panel sentuh untuk kaca tanpa sentuh hanya dengan menunjuk dekat ke emitter. Pasangan konektor diatur ke ambang kedekatan jarak pendek.

Anda juga dapat menggunakan splex plexiglass yang memperpanjang bentuk pad ke kaca, yang keduanya memiliki nilai epsilon 8 yang sama dan menggunakan perekat tipis di sisi komponen dan spacer serupa di sekitar LED untuk melindungi dan kaca tipis dari regangan.

Ini dari spreadsheet Cypress

Unit Nilai Parameter Input

Tebal Hamparan Hamparan 2 mm - Konstanta dielektrik 2,8 farad / m Kapasitansi jejak per inci 2 pF

Minimum Diameter Tombol yang Disarankan
(berdasarkan minimum 0,25pF Respon jari)
Kondisi Kebisingan - Rendah (0,05 pF Kebisingan) Kondisi Kebisingan 7 mm - Sedang (Kebisingan 0,075 pF) Kondisi Kebisingan 9 mm - Tinggi (Kebisingan 0,1 pF) 11 mm

Panjang Jejak Maksimum
Kondisi Kebisingan - Rendah (Kebisingan 0,05 pF) Kondisi Kebisingan 400 mm - Sedang (Kebisingan 0,075 pF) Kondisi Kebisingan 387 mm - Tinggi (Kebisingan 0,1 pF) 374 mm

Tombol ke Ground clearance 2 mm

— Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
sumber

Sensor sentuh kapasitif mengukur perubahan kapasitansi. Kapasitansi untuk kapasitor pelat paralel kira-kira C = A / d.

Jika perangkat cap-sense berfungsi baik dengan perubahan kapasitansi 1 pf saat permukaan atas kaca berjarak 1 mm dari bantalan logam, tidak dapat membedakannya - dan itu akan bekerja dengan baik - jika Anda dapat memasang berbagai hal sehingga kami mendapatkan perubahan kapasitansi 1 pf yang sama ketika permukaan atas kaca berjarak 10 mm.

Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan penskalaan sederhana. Jika Anda ingin jarak gelas + airgap (d) adalah 64 kali lebih besar dari pada papan demo capsense, gunakan sekitar 64 kali luas (A) - buat bantalan logam 8 kali lebih lebar dan 8 kali lebih tinggi, dan sebagai gantinya menggunakan 1 ujung jari, gunakan seluruh tangan Anda.

Karena setiap 1 mm celah udara tambahan sekitar 5 mm dari ketebalan kaca tambahan ( izin relatif kaca kira-kira 5 kali lebih banyak daripada udara), kebanyakan orang mencoba untuk menekan lempeng-lempeng langsung ke kaca tanpa celah udara. Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan pegas logam untuk menghubungkan logam secara elektrik di bagian belakang bantalan kaca pada PCB. Logam pegas itu sendiri mungkin memadai. Beberapa orang menempelkan pelat logam ke pegas dan membiarkan pegas menekan pelat ke kaca. Orang lain merekatkan pelat transparan konduktif ke kaca. (Lihat bagian 3.5.3 dari "AN2869: Pedoman untuk merancang aplikasi penginderaan sentuh" , bagian 4.3.2 dari "AN0040: Desain Perangkat Keras untuk Sentuhan Kapasitif" , prototipe berbahaya:"Catatan aplikasi: Menggunakan Philipp springs untuk membuat tombol sentuh" , bagian 3.3.1 dari "QTAN0079: Tombol, Penggeser, dan Roda: Panduan Desain Sensor" , dll.)

— davidcary
sumber