本文帶領讀者瞭解如何在設計中規避水珠的干擾，以及電容式觸控感測器設計選型應用中的一些小技巧。

你是否碰到過觸控面板上面有水漬，然後觸控按鍵好像就失靈了一樣，各種不聽使喚的狀況頻出，令人心情煩躁？

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水珠引起的誤觸發，如何避免？

為什麼水珠會誤觸發？

如下圖，觸控感測的部分是用PCB板製作的，當表面殘留水珠的區域橫跨兩個電極的時候，就會造成這兩個電極短路，從而導致誤觸發。

圖2

怎麼解決水珠誤觸發？

圖3

解決這個誤觸發的問題，可以採用Driven Shield技術。簡而言之，該技術就是在電極和電極之間增加遮罩層，並且主動給遮罩層加電壓，使得感測器在掃描其他按鍵的時候，遮罩罩的電壓和電極上的電壓一致。這樣就可以把水珠對觸控按鍵的影響減到很小。

Driven Shield技術使用效果如何？

使用Driven Shield技術是否能夠有效解決水珠誤觸發的問題？讓我們來看看下圖中的結果比對：

圖4

可以看到，增加了Driven Shield之後，水珠對於操控的影響明顯減小了。Driven Shield 解決方案，幾乎沒有什麼缺點，但是該技術也有局限性——其僅對自電容測量方式起效。

（資料來源:Microchip線上課程<電容式觸控原理、設計挑戰和解決方案>）

測量方式的選擇：自電容還是互電容?

對於電容式觸控感測器測量方式，主要有兩種：自電容與互電容。這兩種方式各有優缺點。

‧ 自電容測量的是極對地的電容變化，帶一個厚手套也可以操作，支持接近感應，並且支持Driven Shield設計，但每個感測器需要佔用一個引腳，效率不高。

‧ 互電容測量的是電極之間的電容變化，每行和列一個引腳，支援多個按鍵的應用場景。

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可見，選擇自電容還是互電容，主要看使用場景：

‧ 如果要求多個按鍵的場景，使用互電容這種方式比較多。

‧ 如果對於接近感應有要求，往往使用自電容比較多。

（source：Microchip電容式觸控感測器設計指南）

電容觸控應用設計

電容式觸控感測器應用設計，主要可以分成三個部分：控制器MCU、檢測電路、觸控感測器。分別介紹如下:

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控制器MCU

有些MCU帶自帶觸控感測器檢測功能。比如Microchip PIC XLP mTouch 16F系列，不用額外的外設，直接可以檢測電容式觸控感測器。如圖，充電和檢測電路之間共用電荷，之後再進行信號處理。

圖7 : （source：得捷電子/Digi-Key）

（資料來源:Microchip線上課程“電容式觸控原理、設計挑戰和解決方案”）

電容式觸控感測器檢測電路

當然也可以使用專門的電容式觸控感測器晶片。

通過Digi-Key網站，可以方便地根據應用類型、解析度、介面等條件篩選出合適的晶片產品。

圖8

有些專用晶片整合了Driven Shield功能：比如Microchip MTCH102 。

圖9 : （source：得捷電子/Digi-Key）

上面是最簡單的應用，只需一個感測器加一個Driven Shield遮罩層，就可以實現單點觸控。

觸控感測器

除了在Digi-Key網站上選擇電容式觸控感測器外，也可以自己在PCB板上進行設計。

圖10 : （source：得捷電子/Digi-Key）

結語

我們的生活越來越離不開電子設備，而設備的人機介面也變得也越來越重要，好的交互設計會極大的增加用戶的體驗感。隨著電容式觸控感測器在人機交互設計中應用越來越多，瞭解電容式觸控感測器的原理，懂得如何選型，專精於設計應用，就會讓自家產品脫穎而出。

（作者Alan Yang任職於得捷電子；本文由Digi-Key Electronics提供）

參考資料

[1]Microchip Techniques for Robust mTouch Touch Sensing Design