터치용 정전식 센싱 Capacitive sensing for touch

 

터치용 정전식 센싱은 소비자 및 산업용 제품의 디자인에 변화를 가져왔습니다. 인피니언 CAPSENSE™ 솔루션은 PSoC™ 크리에이터의 CAPSENSE™ 부품, ModusToolbox CAPSENSE™ 미들웨어 또는 기계적 버튼 교체(MBR) 포트폴리오를 통해 설계에 우아하고 안정적이며 사용하기 쉬운 정전식 터치 센싱 기능을 제공합니다. 정전식 터치 감지 솔루션은 40억 개 이상의 기계식 버튼을 대체했으며 수백 가지의 다양한 유형의 감지 애플리케이션을 지원합니다.

 

CAPSENSE™는 평균 22μA의 전류 소비와 업계에서 가장 넓은 전압 범위(1.71-5.5V)로 업계 최고의 저전력 작동을 제공합니다. 또한 CAPSENSE™는 습하거나 습한 환경에서 잘못된 터치를 방지하기 위해 업계 최고의 액체 내성 솔루션을 제공합니다.

 

정전 용량 시그마 델타(CSD) 감지 알고리즘: Infineon CAPSENSE™ 기술은 감지 전류를 디지털 코드로 변환하는 델타 시그마 변조기와 함께 스위치 커패시터 기술을 사용하여 정전 용량 감지를 제공하는 CSD(Capacitive Sigma Delta) 감지 알고리즘으로 구성됩니다. 이 특허 받은 알고리즘은 잡음이 많은 환경에서도 정확한 터치를 보장하는 고감도, 업계 최고의 근접 거리, 빠른 스캔 시간을 제공합니다.

 

자동 튜닝 알고리즘: 인피니언은 또한 수동 튜닝 없이도 강력한 잡음 내성과 변화하는 환경에 대한 적응을 제공하는 자동 튜닝 알고리즘을 개발했습니다. 

 

CAPSENSE™ 정전식 센싱은 어떻게 작동하나요? 

 

CAPSENSE™ 정전식 터치 감지 기술은 플레이트(센서)와 주변 환경 사이의 정전 용량 변화를 측정하여 터치 표면 위나 근처에 손가락이 있는지 감지합니다.

 

일반적인 정전식 센서는 PCB 표면에 적절한 치수의 구리 패드가 에칭되어 있으며, 비전도성 오버레이가 버튼의 터치 표면 역할을 합니다.

 

자체 정전식 감지

 

자체 정전식 감지 시스템에서 GPIO 핀은 트레이스와 비아를 통해 센서 패드에 연결됩니다. 일반적으로 접지 해치(GND)가 센서 패드를 둘러싸서 다른 센서와 트레이스에서 분리합니다.

 

오버레이에 손가락이 있으면 인체의 전도성과 큰 질량이 센서 패드와 평행한 접지된 전도성 평면을 형성하고, 평행판 커패시터가 형성됩니다. 센서 패드와 손가락 사이의 정전용량은 다음 공식으로 측정합니다. CF=(Ɛ0ƐA)/d PSoC™는 정전용량을 원시 카운트라고 하는 동등한 디지털 카운트로 변환합니다. 손가락 터치는 센서 핀의 총 정전용량을 증가시키므로 원시 카운트의 증가는 손가락 터치를 나타냅니다.

 

상호 정전용량 감지

 

상호 정전용량은 두 전극, 즉 송신(Tx) 및 수신(Rx) 전극 사이의 정전용량을 측정합니다. 상호 정전용량 감지 시스템에서 VDDIO 또는 VDDD(장치에서 VDDIO가 지원되지 않는 경우)와 GND 사이를 전환하는 디지털 전압 신호가 Tx 핀에 적용되고 Rx 핀에서 수신된 전하량이 측정됩니다. Rx 전극에서 수신된 전하량은 두 전극 사이의 상호 정전용량(CM)에 직접 비례합니다.

 

손가락을 Tx와 Rx 전극 사이에 놓으면 CM이 감소합니다. CM이 감소하기 때문입니다. Rx 전극에서 수신된 전하도 감소합니다. 정전식 감지 시스템은 Rx 전극에서 수신된 전하량을 측정하여 터치/비터치 조건을 감지합니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

참고 링크: Infineon - CAPSENSE