Насколько целесообразно использовать емкостный детектор через стекло толщиной 5 мм с зазором между печатной платой и стеклом?

Я исследую проект, который должен был бы иметь какое-то обнаружение касания через стеклянный стол толщиной 5 мм.

Можно ли использовать печатную плату с соответствующими рисунками и микроконтроллер mTouch / QTouch / capSense с одной стороной стекла и ожидать, что она сможет обнаруживать касание на другой стороне стекла, если между печатной платой есть зазор а стекло? Я думаю о наличии SMD светодиодов на боковой стороне платы рядом со стеклом. Мы также приветствуем идеи по заполнению этого пробела.

Я провел некоторое исследование по этому вопросу и увидел, что некоторым людям здесь удалось установить сквозные стеклянные датчики, но я не уверен, как это будет работать с зазором в нем.

Изображение ниже выбранного размера зазора 0,5 мм хорошо работает для направления полей окантовки через 10 мм стеклянного слоя. Здесь размер кнопки = толщина стекла добавьте 5 мм для лучшего отклика. Вам понадобится механическая опора для стекла и, конечно, плексиглас или эквивалент для соединения дорожек на кнопке на стекле. так что общая толщина 10 мм является практичной, возможно, немного больше.

С подходящими прокладками из плексигласа между доской и стеклом, чтобы заполнить воздушный зазор над кнопками, я думаю, что это очень выполнимо. но без этого было бы очень рискованно.

Без зазоров со стеклом и плексигласом можно заполнить зазоры на каждой дорожке пальца, а дорожка заземления более 10 мм, но с воздушным зазором, возможно, всего ~ 1 мм, практично с защитой от земли вокруг ВЧ-прокладки из-за низкой емкостной связи воздуха со стеклом.

8-миллиметровое стекло эквивалентно воздушному зазору 1 мм, и вам нужно 5-миллиметровое воздушное пространство плюс стекло, поэтому рассмотрите возможность использования силиконовых прокладок, чтобы заполнить их, расширяйте геометрию, поддерживайте стекло и перекрывайте зазор, чтобы подушечка пальца могла закрыть пластиковые прокладки ВЧ-конденсатора под поверхностью. Пока емкость зазора больше, чем зазор между пальцами <1 пФ. BTW 1pF составляет около 10 кОм на 24 МГц

Внутренние соединения SMD из золотой проволоки могут быть повреждены от стекла. Можно ли использовать дымчатое или окрашенное в маску стекло с кремнием, чтобы заполнить зазор над датчиками под стеклом? это может привести к повышению диэлектрической проницаемости над контактными площадками, придать бонус структурной жесткости и рассеять светодиодный индикатор над точкой сенсорной панели или использовать в качестве индикаторов обратной связи.

Если подумать, может быть, вы можете использовать пары рефлекторов ИК-излучателя для точек сенсорной панели для бесконтактного стекла, просто указав близко к паре emitter.detector, установленной на порог короткого приближения.

Вы также можете использовать прокладки из плексигласа, расширяющие форму прокладки до стекла, которые имеют одинаковые значения эпсилона 8 и используют тонкий клей на стороне компонентов и аналогичные прокладки вокруг светодиодов для защиты и тонкого стекла от деформации.

Это из таблицы Cypress

Входные параметры Значение Единицы измерения

Толщина наложения 2 мм. Наложение - диэлектрическая проницаемость 2,8 фарад / м. Емкость следа на дюйм 2 пФ

Минимальный рекомендуемый диаметр кнопки
(на основе минимального отклика пальца 0,25 пФ)
Условия шума - низкий (шум 0,05 пФ) 7 мм Условия шума - средний (шум 0,075 пФ) 9 мм Условия шума - высокий (шум 0,1 пФ) 11 мм

Максимальная длина трассы
Условия шума - низкий (шум 0,05 пФ) 400 мм Условия шума - средний (шум 0,075 пФ) 387 мм Условия шума - высокий (шум 0,1 пФ) 374 мм

Кнопка до дорожного просвета 2 мм

Емкостные сенсорные датчики измеряют изменения в емкости. Емкость для конденсатора с параллельными пластинами составляет приблизительно C = A / d.

Если чувствительное устройство работает нормально с изменением емкости на 1 п.ф., когда верхняя поверхность стекла находится на расстоянии 1 мм от металлических прокладок, оно не сможет определить разницу - и будет работать так же хорошо - если Вы можете подстроить вещи так, чтобы мы получили примерно такое же изменение емкости на 1 пф, когда верхняя поверхность стекла находится на расстоянии 10 мм.

Один из способов сделать это - простое масштабирование. Если вы хотите, чтобы расстояние между стеклом и воздушным зазором (d) было в 64 раза больше, чем на демонстрационных досках Capsense, используйте примерно в 64 раза больше площади (A) - сделайте металлические площадки в 8 раз шире и в 8 раз выше, а вместо этого использования 1 кончика пальца, используйте всю свою руку.

Поскольку каждый 1 мм дополнительного воздушного зазора составляет примерно 5 мм дополнительной толщины стекла ( относительная диэлектрическая проницаемость стекла примерно в 5 раз больше, чем у воздуха), большинство людей стараются прижимать сенсорные пластины непосредственно к стеклу без каких-либо воздушный зазор. Один из способов сделать это - использовать металлические пружины для электрического соединения металла на задней стороне стеклянных накладок на печатной плате. Металл самой пружины может быть адекватным. Некоторые люди прикрепляют металлические пластины к пружинам и позволяют пружинам прижимать пластины к стеклу. Другие люди приклеивают к стеклу токопроводящие прозрачные пластины. (См. Раздел 3.5.3 «AN2869: Руководящие указания по разработке приложений для сенсорного управления» , раздел 4.3.2 «AN0040: Аппаратное проектирование для емкостного касания» , опасные прототипы :«Примечание к приложению: использование пружин Philipp для создания сенсорных клавиш» , раздел 3.3.1 «QTAN0079: кнопки, ползунки и колеса: руководство по разработке датчика» и т. Д.)