作者：Alan Yang
关键词 : 传感器, 方案, 工作原理
你是否碰到过触摸面板上面有水渍，然后触摸按键好像就失灵了一样，各种不听使唤的状况频出，令人心情烦躁？
本文带你了解如何在设计中规避水珠的干扰，以及电容式触摸传感器设计选型应用中的一些小技巧。
水珠引起的误触发，如何避免？
- 为什么水珠会误触发？
如下图，触摸传感的部分是用PCB板制作的，当表面残留水珠的区域横跨两个电极的时候，就会造成这两个电极短路，从而导致误触发。
- 怎么解决水珠误触发？
解决这个误触发的问题，可以采用Driven Shield技术。简而言之，该技术就是在电极和电极之间增加屏蔽层，并且主动给屏蔽层加电压，使得传感器在扫描其他按键的时候，屏蔽罩的电压和电极上的电压一致。这样就可以把水珠对触摸按键的影响减到很小。
- Driven Shield技术使用效果如何？
使用Driven Shield技术是否能够有效解决水珠误触发的问题？让我们来看看下图中的结果比对：
可以看到，增加了Driven Shield之后，水珠对于操控的影响明显减小了。Driven Shield 解决方案，几乎没有什么缺点，但是该技术也有局限性——其仅对自电容测量方式起效。
（资料来源：Microchip在线课程 “电容式触摸原理、设计挑战和解决方案”）
测量方式的选择：自电容还是互电容
对于电容式触摸传感器测量方式，主要有两种：自电容与互电容。这两种方式各有优缺点。
- 自电容测量的是极对地的电容变化，带一个厚手套也可以操作，支持接近感应，并且支持Driven Shield设计，但每个传感器需要占用一个引脚，效率不高。
- 互电容测量的是电极之间的电容变化，每行和列一个引脚，支持多个按键的应用场景。
可见，选择自电容还是互电容，主要看使用场景：
- 如果要求多个按键的场景，使用互电容这种方式比较多。
- 如果对于接近感应有要求，往往使用自电容比较多。
（资料来源：Microchip电容式触摸传感器设计指南）
电容式触摸应用设计
电容式触摸传感器应用设计，主要可以分成三个部分：控制器MCU、检测电路、触摸传感器。下面我们分别做介绍。
- 控制器MCU
有些MCU带自带触摸传感器检测功能。比如Microchip PIC® XLP™ mTouch™ 16F系列，不用额外的外设，直接可以检测电容式触摸传感器。如下图，充电和检测电路之间共用电荷，之后再进行信号处理。
（资料来源：Microchip在线课程 “电容式触摸原理、设计挑战和解决方案”）
- 电容式触摸传感器检测电路
当然也可以使用专门的电容式触摸传感器芯片。
通过Digi-Key网站，可以方便地根据应用类型、分辨率、接口等条件筛选出合适的芯片产品。
有些专用芯片集成了Driven Shield功能：比如Microchip MTCH102 。
上面是最简单的应用，只需一个传感器加一个Driven Shield屏蔽层，就可以实现单点触控。
- 触摸传感器
除了在Digi-Key网站上选择电容式触摸传感器外，也可以自己在PCB板上进行设计。
具体设计这里就不多赘述，详情请查看以下参考资料：
本文小结
我们的生活越来越离不开电子设备，设备的人机交互界面也变得也越来越做重要，好的交互设计会极大的增加用户的体验感。随着电容式触摸传感器在人机交互设计中应用越来越多，了解电容式触摸传感器的原理，懂得如何选型，精于设计应用，就会让你的产品脱颖而出。
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2. 工业自动化触摸感应
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4. 电阻屏和电容屏的区别
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