电容接触技能自面世以来，已进军各类运用。接触技能始于初期手机的电阻式接触屏，但由于电阻式触控传感器的呼应速度较慢，活络度成为新规划的首要考虑要素，随之而来便呈现了电容式接触技能，而触控界面也随之在市场上敏捷得到遍及。
电容传感技能依据以下原理：物体外表一旦有接触动作发生或许其他任何改动发生，就会改动该物体中某个区域的介电特性，然后改动所检测到的电容，也便是发生电压改动。与电阻接触技能比较，电容的改动十分快。经过增强外表物质的介电特性，还能够进步改动速度。
电容传感器能直接或直接感应各类参数，其间包含电场、运动、化学特性、加速度、流体特性、压力等等。传感器外表是环绕某种介质的电极，在检测电路和鼓励电压的协助下，该介质能够将电容改动转变为一个改动的电压。以下是核算电容改动的典型公式：
C=∈0∈rSd Farad.Meter。其间：
∈0是肯定电容率
∈r 是相对电容率
s 是外外表积
d 是板间间隔。
与此相似，咱们能够依据外外表积特性核算出其它对称外表。关于非对称电极，场线能够给出等势面和通量线的近似值。因而，能够经过像素点方块的数量估算出电容值。
依据电容传感技能的接触模块包含按键、滑块、接触板、挨近感应传感器、接触界面、旋转编码器以及其它可用于代替噪声大、粗笨的机械按键和开关的界面组件。与机械界面比较，它们不只能够缩小体系电路板尺度，并且还能下降功耗。例如，电容接触界面一般作业于1.8V-5V之间，乃至低至0.9 V，可是它们在活络度、功耗要求和误触方面或许存在问题。
一个电容传感子体系需求图2中显现的组件。覆盖层是PCB(印刷电路板)上设备的顶层界面，与用户直接接触。它是一个润滑外表，用户经过接触它履行具体操作。覆盖层可所以玻璃、木质、丙烯酸、塑料或其它任何非导电资料。下一个组件是PCB。PCB依据介电常数及损耗挑选。品种包含：面向低本钱运用的FR4基板以及面向高本钱运用的低损耗RT/duroid高频线路板资料基板。另一个重要组件是传感器感应点，要求十分活络，其规划和在PCB的安置有必定的规范。最终也是最重要的组件便是主控制器，它是担任完结接触界面所需的一切信号调度与处理作业的大脑。
电容丈量可选用两种办法完结：即互电容和自电容。
控制器挑选是规划进程中十分重要的一环。市场上现在有许多控制器，每种都有其特别的才干和特性。合适电容传感的控制器应在芯片中内置一个杰出的模仿电路，以完结较高的SNR(信噪比 )，保持功用和精度。此外，还主张控制器支撑信号调度功用，由于处理电容信号(尤其是在那些多点接触运用中)需求进行许多的信号调度。添加用于信号调度的驱动器、缓存器或转换器等额定硬件一般不是什么好主意，由于这些组件或许会添加途径噪声和损耗以及物料(BOM)本钱。规划用于传输模仿数据的走线也需求特别技能，由于走线尺度决议了信号强度，而后者与阻抗匹配成正比。
PSoC(可编程片上体系)控制器内置电容检测感应功用以及运算放大器、互阻抗放大器(TIA)等信号调度电路，它们能让工程师在不添加硬件的情况下将传感器与控制器直接对接。
电容传感技能对水和湿气也很灵敏。这有或许影响洗衣机、冰箱等应具有防潮才干的运用的功用和牢靠性。水也有电容率，因而会添加电容值，影响电容接触作用。因而，电容感应传感器有必要具有防水性，然后让控制器具有防水功用。
许多消费级体系都能够选用以下办法下降本钱：运用一个功用较低的处理器，将模仿传感器数据和电容丈量成果传输至离线处理。现在，BLE传输技能一般被用于向安卓和iOS运用传输数据。其它运用或许需求运用WiFi、ZigBee或 WiMax等其它无线通信技能。一个支撑无线功用的控制器可极大简化规划。
调谐办法和固件功用
关于那些运用电容传感技能的体系而言，模仿传感器调谐是一个重要的规划进程。电容感应的精度在很大程度上取决于环境的介电常数，并受接触环境的影响。设备应能在湿润、低温、高温和风雪环境中作业。这能够经过调度固件中的感应sensor参数来完结。调试可所以手动或主动(即由微处理器支撑)。主动调试技能防止了耗时、耗力的逐渐调试传感器的进程。手动调试关于构建数量较少的运用较为便利，由于它不需求许多软件，但需求重视许多要素，如SNR、资料的介电常数、覆盖层的厚度、活络度、呼应时刻等等。一个灵敏的控制器应支撑主动和手动调谐功用，然后便于量产和操作。
完结智能的信号处理算法还需求杰出的固件功用。考虑到调试电容体系的杂乱性，控制器有必要得到一个归纳规划环境的支撑。例如，PSoC Creator是一个集成开发环境，可让规划人在不需求编写杂乱代码的情况下，规划出具有杂乱信号处理功用的电容传感模块。
覆盖层及固定办法的挑选
覆盖层不只决议着终端产品的外观，还决议了其感应活络度。图4显现了选用电容传感技能的体系中所运用的不同类型的覆盖层，如木质、丙烯酸和玻璃等。试验成果显现，一切这些覆盖层均需求调试才干牢靠作业。由于固定问题而导致的覆盖层辨认等问题在消费运用中最常见。
电容值随基板和电极之间的空隙而改动。假如覆盖层固定不合理，不断改动的空隙就或许会影响整个体系的功用和精度。吸胶、磁力校准和机械固定是消费电子职业所选用的防止此类问题的一些规范技能。覆盖层厚度是另一个重要参数，由于厚度与电容值和活络度成正比。从产品视点而言，覆盖层的资料、工艺和外观是重要参数。在消费运用中，量产一款依据覆盖层的产品是一项规划和制作应战。
传感器元件的安置和接地技能
一般而言，PCB的地平面应全体均匀。这能够减低噪声，由于噪声是均匀分布的。但这一起添加了寄生电容Cp，然后影响依据电容传感技能的运用。Cp是与传感器走线相关的重要参数。跟着Cp的添加，布局的难度也将添加，由于工程师有必要愈加慎重，不引进其它寄生电容。这实际上下降了规划人员对布线规划的容忍度。
因而，应为电容运用挑选一个hash接地层，而不是均匀的地平面。传感器感应点没有任何其它电信号走线或金属器材。图5显现了这一原理。
电路板技能的挑选也是影响Cp的一个重要要素。在大多数产品中，人们观察到柔性资料更合适衔接传感器和电路，由于它给体系添加的Cp较少。总电容是人接触电容、PCB电容(FR4和柔性PCB的该值不同)、PCB走线电容和体系中其它寄生效应的和。因而，调试是一个重要的规划环节。
最终，可经过为电容传感器供给屏蔽设备(即地平面)防止误触、EMI、EMC噪声和其它不良效应。图6是呼应一次电容影响的横截面图。
BOM优化
BOM优化也是产品规划的一个重要规范。杂乱的机械规划、外壳和润滑的覆盖层在添加漂亮的一起也添加了BOM本钱，选用RT/Duroid基板、玻璃覆盖层和一个时髦的外壳肯定会打造出一款同类最佳产品，但其昂扬的本钱或许会令其在市场上遭受失利。
结束语
本文探讨了面向消费运用的电容传感技能的作业原理、规划和运用，以及传感器调试、组件挑选、安置规范等规划中遇到的各种问题，并给出了或许的解决方案。运用一个集成电容传感技能所需特性的控制器可提高产品的功用和牢靠性，并下降其本钱和杂乱性。
