【導讀】設計人員所面臨的挑戰(zhàn)是,由于已經(jīng)有了智能手機體驗,用戶期待這些產品能有同樣高性能的觸控用戶界面。如果觸控界面對輸入響應延遲太長、無法對多次觸摸做出一致的響應、或者被觸控界面上的水干擾,無疑會讓用戶對設備的信任大打折扣。
為應對這一挑戰(zhàn),瑞薩電子推出了RL78/G23、RX140、RX130、RA2L1、RA2E1等多個入門級系列通用MCU,它們通過硬件實現(xiàn)了第二代瑞薩電容式觸摸感應技術(簡稱CTSU2)。
CTSU2除了支持Button、Slider、Wheel等傳統(tǒng)的觸摸方式之外,還能夠執(zhí)行觸控界面的接近式傳感、快速并行掃描、自動掃描、多電極連接,從而實現(xiàn)觸摸板、3D手勢識別等高級應用。
下面簡要介紹瑞薩電容式觸摸感應技術CTSU2的互容式檢測原理
互容式概述
互電容方式中的按鍵電極具有優(yōu)異的防水性能、支持矩陣結構,以及許多其他自電容所不具備的功能。然而,互電容需要復雜的按鍵電極配置和布線,使得靈敏度調節(jié)難以實現(xiàn)。設計布局圖案時,必須考慮每種方式的優(yōu)缺點。此外,與自電容方式不同,當面板厚度低于指定水平時,靈敏度會降低。在確定面板厚度時,設計人員必須仔細考慮按鍵電極配置。
圖1-1所示為電極中產生的互電容?;ル娙莘绞降奶匦允莾蓚€不同導體之間會產生寄生電容Cm?;ル娙菔桨存I包括連接到電容傳感器的兩個電極,即接收器電極RX和發(fā)射器電極TX。Tx受到脈沖驅動時會產生電場,電荷也在Cm中積累。當手指接近電極時,手指與電極之間會產生寄生電容Cf,Cm和Cf并聯(lián)。由于Tx的驅動能量是恒定的,因此電荷量不會改變。因此,Cm和Cf上的電荷消除后,Cm電荷也會減少。通過設置Cf增加量的閾值,可以確定觸摸按鍵是處于“打開”還是“關閉”狀態(tài)。請注意,如果手指直接接觸電極,則會導致電極短路,并且無法再測量電容。通常,電極和手指之間有幾毫米厚的覆蓋面板。
圖1-1 互電容電極示意圖
CTSU互電容方式檢測原理
圖2-1所示為互電容方式的CTSU內部配置概覽。CTSU輸出與連接到電極的Rx和Tx的互電容成反比的數(shù)字計數(shù),并通過軟件判斷觸摸按鍵是處于“打開”還是“關閉”狀態(tài)。為測量所連接的兩個電極上存在的電容Cm,CTSU通過反轉脈沖輸出和開關電容之間的相位關系來獲得Cm,同時測量兩次自電容,然后通過軟件計算兩個值的差值。
圖2-1 互電容方式的內部配置概覽
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