電容式觸摸感應的技巧
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手指電容
所有電容式觸摸感應系統(tǒng)的核心部分都是一組與電場相互作用的導體。人體組織中充滿了覆蓋著一層皮膚（這是一種有損電介質）的導電電極。正是手指的導電特性使得電容式觸摸感應成為可能。
簡單的平行片電容器具有兩個導體，其間隔著一層電介質。該系統(tǒng)中的大部分能量直接聚集在電容器極板之間。少許能量會溢出至電容器極板以外的區(qū)域中，而與該效應相關的電場線被稱為“邊緣場”。制作實用電容式傳感器的部分難題是：需要設計一組印刷電路走線，以便將邊緣場引導至一個用戶可以夠得到的有效感應區(qū)域。對于這樣一種傳感器模式來說，平行片電容器并非上佳之選。
把手指放在邊緣電場的附近將增加電容式系統(tǒng)的導電表面積。由手指所產生的額外電荷積聚電容被稱為手指電容CF。在本文中，無手指觸摸時的傳感器電容用CP 來表示，它代表寄生電容。
關于電容式傳感器的一個常見的誤解是：為了使系統(tǒng)正常工作，手指必需接地。手指是可以檢測到的，因為它會保存電荷（而在手指浮置或接地時都將產生這種現(xiàn)象）。
傳感器的PCB布局
圖1 示出了一塊印刷電路板（PCB）的頂視圖，在本設計實例中，該PCB 實現(xiàn)了其中的一個電容式傳感器按鈕。該按鈕的直徑為10mm，這是一個成人指尖的平均大小。為該演示電路而組裝的PCB 包含4 個按鈕，它們的中心相隔20mm。如圖所示，接地平面也位于頂層。金屬感應墊和接地平面之間設置了一個均勻的隔離間隙。該間隙的尺寸是一個重要的設計參數(shù)。如果間隙設置得過小，則過多的電場能量將直接傳遞至地。而如果間隙設置得過大，則將無法控制能量穿越覆蓋物的方式。選擇0.5mm 的間隙尺寸可以很好地使邊緣場透過10mm 厚的玻璃覆蓋物。
圖2 示出了同一種傳感器模式的截面圖。如該圖所示，PCB 中的一條通路將金屬感應墊與電路板底面上的走線相連。當電場試圖找到最短的接地路徑時，介電常數(shù)εr 將對材料中的電場能量充填密度產生影響。標準窗戶玻璃的εr 約為8，而采用FR4 材料制成的PCB 的εr 則在4 左右。白色家電中常用的Pyrex?（派萊克斯）玻璃具有數(shù)值大約為5 的εr。在本設計實例中，采用的是標準的窗戶玻璃。需要注意的是，玻璃片是采用3M公司的468-MP 絕緣膠膜安裝在PCB 上的。
CapSense 101
電容式觸摸感應系統(tǒng)的基本元件是：一個可編程電流源、一個精密型模擬比較器和一根可通過一組電容式傳感器進行排序的模擬多路復用器總線。在本文給出的系統(tǒng)中，一個弛張振蕩器起著電容傳感器的作用。該振蕩器的簡化電路示意圖見圖3。
比較器的輸出被饋入一個PWM的時鐘輸入，該PWM 負責對一個時鐘頻率為24MHz 的16 位計數(shù)器進行選通。觸摸按鍵的手指使電容增大，從而導致計數(shù)值增加。手指就是以這樣的方式來檢測的。該系統(tǒng)的典型波形示于圖4。
圖5 給出了該項目的一種可實現(xiàn)方案的示意圖。為了實現(xiàn)電容式觸摸感應和串行通信，該電路采用了賽普拉斯的 CY8C21x34 系列PSoC芯片，該芯片包含一組模擬和數(shù)字功能塊，這些功能塊可由存儲于板上閃存中的固件來配置。另一顆芯片負責處理RS232 電平移動，旨在提供至主機的通信鏈接，并實現(xiàn)115,200 波特的電容式觸摸感應數(shù)據(jù)記錄。PSoC是通過ISSP 頭（包含電源、地）以及編程引腳SCL和SDA 來編程的。主PC 通過一個DB9連接器與電容式觸摸感應電路板相連。
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