Atmel タッチコントロールの対応

どれぐらいの方が無数のスイッチのつまみ、ライトやその他の装置のコントロールの設計をされたでしょうか? ここ数年進歩は急速ですが、まだそこには魅力があります。それは "人目を引く GUI"（スマートなインターフェースを持つエレクトロニクス製品）に置き換えることです。これらの進歩（縮小）した製品のインターフェースはタッチコントロールです。効率的に使用するためだけではなく興味を持って楽しむ、微細で容易なタッチ、またはスライドで指令を実行します。mp3 プレーヤーでは、再生、一時停止、停止のような操作をコントロールするためにタッチコントロールでメニューにアクセスできることにすぐ気づくと思います。また、ボリュームを調整するためにホイール機能を利用できます!　

エレクトロニクス製品のこのようなコントロールを適用するために、Altium NEXUS では PCB で平面容量センサーパターンを（Atmel®   QTouch® と QMatrix® センサーコントローラの範囲で）作成できます。　

自己静電容量タイプのセンサーを対応

以下の自己静電容量タイプのセンサーは PCB デザインで使用できます:

• Button (or key) センサー (1 チャンネル)
• Small spatially-interpolated slider センサー (3 チャンネル)
• Small spatially-interpolated wheel センサー (3 チャンネル)
• Medium spatially-interpolated slider センサー (3 チャンネル)
• Medium spatially-interpolated wheel センサー (3 チャンネル)
• Medium resistively-interpolated wheel センサー (12 チャンネル, 3 チャンネルのみセンサーコントローラに接続)

これらのセンサーの各チャンネル（電極）は 1 つで、センサーコントローラに直接、接続します。このようなセンサーは、放射された電界に関する方向性はありません。それらはパネル付き、または無しで使用できますが、コントローラデバイスの静電放電（ESD）はこのようなパネルから主に影響を受けます。

これらのセンサーは、Atmel QTouch センサーコントローラの用途に適しています。　

相互静電容量タイプのセンサーを対応

以下の相互静電容量タイプセンサーは PCB デザインで使用できます:

• Button (or key) センサー (1 チャンネル)

• 1-layer, small spatially-interpolated slider センサー (n-チャンネル)

• 1-layer, small spatially-interpolated wheel センサー (n-チャンネル)

• 2-layer, medium spatially-interpolated slider センサー (n-チャンネル)

• 2-layer, medium/large spatially-interpolated wheel センサー (n-チャンネル)

• 2-layer, medium resistively-interpolated wheel センサー (n-チャンネル)

これらの各センサーには X（送信）と Y（受信）の電極があります（相互の静電容量がセンサーコントローラによって測定された X と Y 間にあります。）。スライダーとホイールベースのセンサー用に、複数のチャンネルはセンサーコントローラへ固有の X 電極で接続されます。Y 電極は共通の接続になります。このようなセンサーは隙間無くパネルを付けて使用すべきです。それは、X と Y 電極間の電界用に適切な管があるパネルです。　

これらのセンサーは、Atmel QMatrix センサーコントローラの用途に適しています。

センサーの利用

タッチセンサーは、インストールフォルダ \Library\Atmel にある Atmel QTouch 統合ライブラリ (Atmel QTouch.IntLib) からデザインに配置しセンサータイプを設定します。必要に応じて設定したら PCB へ更新します。ECO は変更を反映するために使用され、その結果、センサーパターンが PCB に配置されます。PCB の各センサーコンポーネントは、通常のフットプリントではなく、実際の銅箔の電極パターンです。パネルは、基板を実装する時にセンサーの上に配置されます。　

以下の項目では、デザインに配置するセンサーコンポーネントの詳細（設定オプションや PCB でのセンサーパターン）を説明します。それぞれの場合に、デフォルト設定が表示されます。

QTouch ボタン

ボタンセンサーを利用するために、QTouchButton コンポーネントを使用します。これは、Atmel QTouch センサーコントローラへ直接、接続するための 1 チャンネルの自己静電容量、zero-dimensional センサーです。PCB でのセンサーパターンは、四角形の電極です。　

小型の QTouch スライダー

小型のスライダーセンサーを利用するために、SmallQTouchSlider コンポーネントを使用します。これは、Atmel QTouch センサーコントローラへ直接、接続するための 3 チャンネルの自己静電容量、1-dimensional で空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは四角形の電極から成ります。そのパターンは、チャンネル 1 と 2 の 2 つのフルサイズの電極と、チャンネル 3 の半分に分割された電極から成ります。　

小型の QTouch ホイール

小型のホイールセンサーを利用するために、SmallQTouchWheel コンポーネントを使用します。これは、Atmel QTouch センサーコントローラへ直接、接続するための 3 チャンネルの自己静電容量、1-dimensional で空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、くさび形の電極から成ります。　

中型の QTouch スライダー

中型のスライダーセンサーを利用するために、MediumQTouchSlider コンポーネントを使用します。これは、Atmel QTouch センサーコントローラへ直接、接続するための 3 チャンネルの自己静電容量、1-dimensional で空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、ギザギザの電極から成ります。そのパターンは、チャンネル 1 と 2 の 2 つのフルサイズの電極と、チャンネル 3 の半分に分割された電極から成ります。　

中型の QTouch ホイール

中型のホイールセンサーを利用するために、MediumQTouchWheel コンポーネントを使用します。これは、Atmel QTouch センサーコントローラへ直接、接続するための 3 チャンネルの自己静電容量、1-dimensional で空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、ギザギザの電極から成ります。　

中型の ResQTouch ホイール　

中型のホイールセンサーを利用するために、MediumResQTouchWheel コンポーネントを使用します。これは、Atmel QTouch センサーコントローラへ直接、接続するための 3 チャンネルの自己静電容量、1-dimensional、抵抗的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、くさび形の電極から成ります。 　

センサーを設定する時、チャンネル間で均等にいくつの 'spacer segments' の電極を使用するか選択できます。デフォルト設定では、3 セグメント使用し、パターンは 12 本のくさび形の X 電極になります。これらの電極の 3 つのみ、センサーコントローラへ接続されます。このデフォルト設定では、センサーコントローラへ接続した 3 チャンネルはコンポーネントの 1、5、9 番ピンに相当します。　

センサーの電界の electrically-driven interpolation を利用するには、コントローラへ接続する連続的なチャンネル間で、合計 100kΩ（または、電極セグメント間で25kΩ）の抵抗をデザインに追加する必要があります。下図は、必要な抵抗値を反映するために、センサーコンポーネントに接続した抵抗の例を示します。　　

QMatrix ボタン

ボタン（キー）センサーを利用するために、QMatrixButton を使用します。これは、Atmel QMatrix センサーコントローラへ直接、接続するための 1 チャンネル（1 つづつの X、Y 電極）の相互静電容量、zero-dimensionalセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、全体が長方形で X と Y 電極が互いにかみ合う形状になります。X 電極のパターンは Y 電極を囲みます。　

小型の QMatrix スライダー

小型のスライダーセンサーを利用ために、SmallQMatrixSlider コンポーネントを使用します。これは、Atmel QMatrix センサーコントローラへ直接、接続するための複数のチャンネルを持つ、相互静電容量、1-dimensional、空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、一連の 1xn 列のボタンがあります。n　は定義したチャンネル数です。X と Y 電極はかみ合う形になっています。各連続した X 電極間にギャップがあります。Y 電極はこのギャップにかみ合い連続的（全てのチャンネルに共通）になっています。X 電極の分離した領域は、ボードの反対面に配置されたビアやトラックを使用して接続されます。 　

小型の QMatrix ホイール

小型のホイールセンサーを利用するために、SmallQMatrixWheel コンポーネントを使用します。これは、Atmel QMatrix センサーコントローラへ直接、接続するための複数のチャンネルを持つ、相互静電容量、1-dimensional、空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、円形に 1xn 列のボタンがあります。n　は定義したチャンネル数です。X と Y 電極はかみ合う形で X 電極は先細になっています。各連続した X 電極間にギャップがあります。Y 電極はこのギャップにかみ合い連続的（全てのチャンネルに共通）になっています。X 電極の分離した領域は、ボードの反対面に配置されたビアやトラックを使用して接続されます。

中型の QMatrix スライダー

2 つのレイヤ、中型サイズのスライダーセンサーを利用するために、MediumQMatrixSlider コンポーネントを使用します。これは、Atmel QMatrix センサーコントローラへ直接、接続するための複数のチャンネルを持つ、相互静電容量、1-dimensional、空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、斜めの X 電極が n 個あります。n　は定義したチャンネル数です。各連続した X 電極間にギャップがあります。Y 電極は連続的（全てのチャンネルに共通）にいくつかの水平の '接点' となっています。Y 電極は Top Layer に、X 電極は Bottom Layer に配置されます。　

各 X 電極のセグメントは、高さ 4mm です。スライダーの高さを高くするには、追加するセグメントを交互にジグザグに重ねます。Y 電極を追加するには、この重ねたセグメントに追加します。デフォルト設定では、X 電極のスライダーの高さは 12mm で 3 つのセグメントを含みます。共通の Y 電極は 3 つの接点があります。　

中大型の QMatrix ホイール

2 つのレイヤ、中大型サイズのホイールセンサーを利用するために、MediumLargeQMatrixWheel コンポーネントを使用します。これは、Atmel QMatrix センサーコントローラへ直接、接続するための複数のチャンネルを持つ、相互静電容量、1-dimensional、空間的に挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、曲がった歯型の X 電極が n 個あります。n　は定義したチャンネル数です。各連続した X 電極間にギャップがあります。Y 電極は連続的（全てのチャンネルに共通）にいくつかの '輪' となっています。Y 電極は Top Layer に、X 電極は Bottom Layer に配置されます。

各 X 電極のセグメントは、放射状に高さ 4mm です。ホイールの直径を大きくするには、追加するセグメントを交互に曲がった歯型の形状で放射状に外側へ重ねます。'輪' のY 電極を追加するには、この重ねたセグメントに追加します。デフォルト設定では、X 電極の内側の直径は 16mm、外側の直径は 40mm で 3 つのセグメントを含みます。共通の Y 電極は 3 つの輪があります。

中型の ResQMatrix ホイール

2 つのレイヤ、中型サイズのホイールセンサーを利用するために、MediumResQMatrixWheel を使用します。これは、Atmel QMatrix センサーコントローラへ直接、接続するための複数のチャンネルを持つ、相互静電容量、1-dimensional、抵抗として挿入されたセンサーです。PCB でのセンサーパターンは、曲がった歯型の X 電極が n 個あります。n　は定義したチャンネル数です。各連続した X 電極間にギャップがあります。Y 電極は連続的（全てのチャンネルに共通）にいくつかの '輪' となっています。Y 電極は Top Layer に、X 電極は Bottom Layer に配置されます。

各 X 電極のセグメントは、放射状に高さ 4mm です。ホイールの直径を大きくするには、追加するセグメントを交互に曲がった歯型の形状で放射状に外側へ重ねます。'輪' のY 電極を追加するには、この重ねたセグメントに追加します。デフォルト設定では、X 電極の内側の直径は 7.5mm、外側の直径は 30mm で 3 つのセグメントを含みます。共通の Y 電極は 3 つの輪があります。

センサーを設定する時、チャンネル間で均等にいくつの 'spacer segments' の電極を使用するか選択できます。デフォルト設定では 4 チャンネル、3 つの空間的なセグメントを使用します。X 電極は、16 個の曲がった歯型のパターンになります。このデフォルト設定では、センサーコントローラへ接続した 4 チャンネルはコンポーネントの 1、5、9、13 番ピンに相当します。　

センサーの電界の electrically-driven interpolation を利用するには、抵抗をデザインに追加する必要があります。一般的には、コントローラに接続する n チャンネル間に合計 2kΩ から 100kΩ までの抵抗を接続します。下図は、必要な抵抗値を反映するために、センサーコンポーネントに接続した抵抗の例を示します。　

Atmel センサーコントローラ

センサーパターンに相当する電極へ接続する Atmel QTouch と QMatrix センサーコントローラは、Content Store の Unified Components の項目内の Atmel Touch Solutions ページにあります。store で直接、または Altium Vault（ブラウザベースのインターフェース）からコンポーネントを閲覧します。Altium NEXUS から Altium Vault へ接続し、デザインへコンポーネントを配置します。あるいは、store ページから、統合ライブラリ (Atmel Touch Solutions.IntLib) を Zip ファイルでダウンロードします。　

詳細情報

タッチセンサーデザインの詳細については、www.atmel.com で利用できる Atmel のTouch Sensors Design Guide (doc10620.pdf) を参照してください。