Тактильные датчики Atmel

Главная страница: Конструирование с сенсорным управлением

Для использования технологий сенсорного управления в конструкциях плат Altium NEXUS обеспечивает поддержку создания планарных емкостных сенсорных паттернов на плате для их использования с рядом контроллеров датчиков Atmel® QTouch® и QMatrix®.

Поддерживаемые датчики собственной емкости

Для использования в конструкциях плат поддерживаются следующие датчики собственной емкости:

• Датчик Кнопка (или ключ) (одноканальный)
• Датчик Малый пространственно-интерполированный слайдер (трехканальный)
• Датчик Малое пространственно-интерполированное колесо (трехканальный)
• Датчик Средний пространственно-интерполированный слайдер (трехканальный)
• Датчик Среднее пространственно-интерполированное колесо (трехканальный)
• Датчик Среднее резистивно-интерполированное колесо (12-канальный, только три канала подключены к контроллеру датчика).

У каждого канала (электрода) этих датчиков есть одно прямое подключение к контроллеру датчика. Такие датчики являются ненаправленными с точки зрения излучаемых ими электрических полей. Хотя они могут быть использованы с накладной панелью или без нее, электростатический разряд (для соответствующего устройства контроллера) является основным фактором, влияющим на использование такой панели.

Все эти датчики подходят для использования с контроллерами датчиков Atmel QTouch.

Поддерживаемые датчики взаимной емкости

Для использования в конструкциях плат поддерживаются следующие датчики взаимной емкости:

• Датчик Кнопка (или ключ) (одноканальный)
• Датчик 1-слойный малый пространственно-интерполированный слайдер (n-канальный)
• Датчик 1-слойное малое пространственно-интерполированное колесо (n-канальный)
• Датчик 2-слойный средний пространственно-интерполированный слайдер (n-канальный)
• Датчик 2-слойное среднее/большое пространственно-интерполированное колесо (n-канальный)
• Датчик 2-слойное резистивно-интерполированное колесо (n-канальный).

У этих датчиков есть электроды X (передача) и Y (прием), причем взаимная емкость между X и Y измеряется контроллером датчика. Для слайдеров и колес несколько каналов имеют уникальные X-электроды, подключенные к контроллеру датчика, с общим Y-электродом. Такие датчики следует использовать с накладной панелью, склеенной без воздушных зазоров. Именно эта панель обеспечивает подходящий канал для электрических полей между X- и Y-электродами.

Все эти датчики подходят для использования с контроллерами датчиков Atmel QMatrix.

Установка поддержки тактильных датчиков Atmel QTouch

Если поддержка не была установлена в процессе начальной установки, ее можно добавить со страницы Configure Platform при управлении расширениями и обновлениями установленного ПО (нажмите кнопку вверху справа от проектной области и выберите Extensions and Updates из открывшегося меню):

1. На вкладке Installed нажмите кнопку Configure вверху справа, чтобы открыть страницу Configure Platform.

   Сначала откройте страницу Configure Platform представления Extensions & Updates.

2. Прокрутите страницу вниз и включите Atmel QTouch в разделе Touch Sensor Support страницы.

   Затем включите опцию Atmel QTouch в разделе Touch Sensor Support.

3. Нажмите кнопку Apply в верхней правой части страницы. Чтобы изменения вступили в силу, необходимо перезапустить Altium NEXUS, поэтому нажмите Yes, когда будет открыто диалоговое окно запроса. Нужные файлы будут загружены и установлены, и Altium NEXUS перезапустится. Через Проводник Windows убедитесь, что библиотека Atmel QTouch.IntLib теперь доступна в папке \Users\Public\Documents\Altium\AD<НомерВерсии>\Library\QTouch (для установки по умолчанию).

   После обновления установки станет доступной интегрированная библиотека Atmel QTouch.

Реализация датчиков

Реализация датчиков в проекте осуществляется путем размещения и настройки датчика нужного типа из специальной интегрированной библиотеки Atmel QTouch (Atmel QTouch.IntLib).

После нужной настройки обновите целевую плату – для применения соответствующих изменений используется механизм ECO, после чего на плате создается паттерн датчика для его размещения на плате. Компоненты датчиков на плате не являются посадочными местами в привычном смысле – это, скорее, паттерны медных электродов. При сборке платы над датчиком может быть размещена накладная панель.

Реализация тактильного датчика осуществляется очень просто – разместите компонент датчика нужного типа на схеме, настройте его в соответствии с конструктивными требованиями и передайте изменения на плату, чтобы получить паттерн датчика.

В следующих разделах более подробно рассмотрены настраиваемые компоненты датчиков, доступные для размещения в проекте, их опции настройки и паттерны датчиков, получаемые на стороне платы. В каждом из случаев будут представлена конфигурация по умолчанию.

QTouchButton

Используйте компонент QTouchButton для реализации кнопки (ключа). Это датчик собственной емкости нулевого измерения с одним каналом для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика представляет собой простой электрод прямоугольной формы.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента QTouchButton

SmallQTouchSlider

Используйте компонент SmallQTouchSlider для реализации малого слайдера. Это пространственно-интерполированный датчик собственной емкости одного измерения с тремя каналами для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Паттерн состоит из двух полноразмерных электродов для каналов 1 и 2, а канал 3 разделен на два электрода половинного размера на их концах.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента SmallQTouchSlider

SmallQTouchWheel

Используйте компонент SmallQTouchWheel для реализации малого колеса. Это пространственно-интерполированный датчик собственной емкости одного измерения с тремя каналами для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из простых клиновидных электродов.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента SmallQTouchWheel

MediumQTouchSlider

Используйте компонент MediumQTouchSlider для реализации среднего слайдера. Это пространственно-интерполированный датчик собственной емкости одного измерения с тремя каналами для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из зубчатых электродов. Паттерн состоит из двух полноразмерных электродов для каналов 1 и 2, а канал 3 разделен на два электрода половинного размера на своих концах.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента MediumQTouchSlider

MediumQTouchWheel

Используйте компонент MediumQTouchWheel для реализации среднего колеса. Это пространственно-интерполированный датчик собственной емкости одного измерения с тремя каналами для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из зубчатых электродов.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента MediumQTouchWheel

MediumResQTouchWheel

Используйте компонент MediumResQTouchWheel для реализации среднего колеса. Это пространственно-интерполированный датчик собственной емкости одного измерения с тремя каналами для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из клиновидных электродов.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента MediumResQTouchWheel

При конфигурации этого датчика вы можете выбрать, сколько электродных "разделительных сегментов" будет поровну использоваться между каналами. В конфигурации по умолчанию используется три сегмента, в результате чего в паттерне получается 12 клиновидных X-электродов. Помните, что только три из этих электродов подключены обратно к контроллеру датчика. Для этой конфигурации по умолчанию три канала, подключенные к контроллеру датчика, связаны с контактами 1, 5 и 9 компонента.

Для обеспечения интерполяции электрических полей датчиков необходимо использовать в проекте дополнительные резисторы. Как правило, подключается в общей сложности 100 кОм между последовательными каналами, подключенными к контроллеру (или 25 кОм между сегментами электродов). На изображении ниже показан пример резисторов, подключенных к компоненту датчика для обеспечения требуемых уровней сопротивления, для конфигурации компонента по умолчанию.

Пример резисторов, подключенных к компоненту датчика для обеспечения электрической интерполяции для датчика.

QMatrixButton

Используйте компонент QMatrixButton для реализации кнопки (ключа). Это датчик взаимной емкости нулевого измерения с одним каналом (один для X-электрода, другой для Y-электрода) для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из сцепленных пальцев электродов X и Y и имеет общую прямоугольную форму. Паттерн для X-электрода полностью окружает паттерн для Y-электрода.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента QMatrixButton

SmallQMatrixSlider

Используйте компонент SmallQMatrixSlider для реализации малого слайдера. Это пространственно-интерполированный датчик взаимной емкости одного измерения со множеством каналов для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика похож на массив кнопок 1xn, где n – это количество заданных каналов. X- и Y-электроды, опять же, представляют собой сцепленные пальцы. Между X-электродами есть зазоры. Y-электрод является непрерывным (он общий для всех каналов), с дополнительным пальцем в этих зазорах. Изолированные области одного X-электрода соединяются с помощью переходных отверстий и трассы, размещенной на противоположном слое платы.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента SmallQMatrixSlider

SmallQMatrixWheel

Используйте компонент SmallQMatrixWheel для реализации малого колеса. Это пространственно-интерполированный датчик взаимной емкости одного измерения со множеством каналов для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика похож на круговой массив кнопок 1xn, где n – это количество заданных каналов. X- и Y-электроды, опять же, представляют собой сцепленные пальцы, с сужающимися пальцами X-электродов. Между X-электродами есть зазоры. Y-электрод является непрерывным (он общий для всех каналов), с дополнительным пальцем в этих зазорах. Изолированные области одного X-электрода соединяются с помощью переходных отверстий и трассы, размещенной на противоположном слое платы.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента SmallQMatrixWheel

MediumQMatrixSlider

Используйте компонент MediumQMatrixSlider для реализации двухслойного среднего слайдера. Это пространственно-интерполированный датчик взаимной емкости одного измерения со множеством каналов для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из наклонных X-электродов, где n – это количество заданных каналов. Между X-электродами есть зазоры. Y-электрод является непрерывным (он общий для всех каналов) и состоит из ряда горизонтальных пальцев. Y-электрод расположен на верхнем слое, а X-электроды расположены позади, на нижнем слое.

Сегменты X-электродов имеют высоту 4 мм. Для слайдера больше этой высоты добавляются дополнительные сегменты друг над другом, с чередованием зигзагом. Для каждого уровня сегментов в этой "стопке" добавляется дополнительный палец Y-электрода. При конфигурации по умолчанию, где высота слайдера составляет 12 мм, эта стопка включает в себя три сегмента для каждого X-электрода. Общий Y-электрод состоит из трех пальцев.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента MediumQMatrixSlider

MediumLargeQMatrixWheel

Используйте компонент MediumLargeQMatrixWheel для реализации двухслойного среднего колеса. Это пространственно-интерполированный датчик взаимной емкости одного измерения со множеством каналов для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из n X-электродов в виде криволинейных зубцов, где n – это количество заданных каналов. Между X-электродами есть зазоры. Y-электрод является непрерывным (он общий для всех каналов) и состоит из ряда колец. Y-электрод расположен на верхнем слое, а X-электроды расположены позади, на нижнем слое.

Сегменты X-электродов имеют радиальную высоту 4 мм. Для колеса больше этой высоты добавляются дополнительные сегменты в радиальном направлении, с чередованием криволинейных зубцов. Для каждого уровня сегментов в этой "стопке" добавляется дополнительное кольцо Y-электрода. При конфигурации по умолчанию, где внутренний диаметр составляет 16 мм, а внешний – 40 мм, эта стопка включает в себя три сегмента для каждого X-электрода. Общий Y-электрод состоит, соответственно, из трех колец.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента MediumLargeQMatrixWheel

MediumResQMatrixWheel

Используйте компонент MediumResQMatrixWheel для реализации двухслойного среднего колеса. Это резистивно-интерполированный датчик взаимной емкости одного измерения со множеством каналов для подключения непосредственно к контроллеру датчика Atmel QTouch. Полученный на плате паттерн датчика состоит из n X-электродов в виде криволинейных зубцов, где n – это количество заданных каналов. Между X-электродами есть зазоры. Y-электрод является непрерывным (он общий для всех каналов) и состоит из ряда колец. Y-электрод расположен на верхнем слое, а X-электроды расположены позади, на нижнем слое.

Сегменты X-электродов имеют радиальную высоту 4 мм. Для колеса больше этой высоты добавляются дополнительные сегменты в радиальном направлении, с чередованием криволинейных зубцов. Для каждого уровня сегментов в этой "стопке" добавляется дополнительное кольцо Y-электрода. При конфигурации по умолчанию, где внутренний диаметр составляет 7,5 мм, а внешний – 30 мм, эта стопка включает в себя три сегмента для каждого X-электрода. Общий Y-электрод состоит, соответственно, из трех колец.

Конфигурация по умолчанию и полученный в результате паттерн датчика для компонента MediumResQMatrixWheel

При конфигурации этого датчика вы можете выбрать, сколько электродных "разделительных сегментов" будет поровну использоваться между каналами. В 4-канальной конфигурации по умолчанию используется три разделительных сегмента, в результате чего в паттерне получается шесть X-электродов в виде криволинейных зубьев. Для этой конфигурации по умолчанию четыре канала, подключенные к контроллеру датчика, связаны с контактами 1, 5, 9 и 13 компонента.

Для обеспечения интерполяции электрических полей датчиков необходимо использовать в проекте дополнительные резисторы. Как правило, подключается в общей сложности от 2 до 100 кОм между n каналами, подключенными к контроллеру. На изображении ниже показан пример резисторов, подключенных к компоненту датчика для обеспечения требуемых уровней сопротивления, для конфигурации компонента по умолчанию.

Пример резисторов, подключенных к компоненту датчика для обеспечения электрической интерполяции для датчика.

Контроллеры датчиков Atmel

Контроллеры датчиков Atmel QTouch и QMatrix, к которым подключаются соответствующие электроды паттернов датчиков, можно найти на странице Atmel Touch Solutions в разделе Unified Components области Design Content веб-сайта Altium.

Посмотрите компоненты контроллеров QTouch и QMatrix на веб-сайте Altium.

Компоненты можно просмотреть прямо на этих страницах. Кроме того, на каждой странице доступны две опции:

• Go To Vault – нажмите эту кнопку, чтобы просмотреть компоненты через веб-интерфейс.
• Download Library – нажмите эту кнопку, чтобы загрузить компоненты в zip-архиве интегрированной библиотеки.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации касательно конструирования с тактильными датчиками обратитесь к руководству Touch Sensor Design Guide от Atmel, доступному на сайте www.atmel.com.