如何在平面上快速建置电容式感测器原型.PDF

A Designers Guide to Rapid Prototyping of Capacitive Sensors on any Surface 如何在平面上快速建置電容式感測器原型？ 賽普拉斯半導體 資深應用工程師 By (Mark Lee, Senior Application Engineer, Cypress Semiconductor Corp.) Executive Summary This article will discuss how to replace the mechanical buttons on a product with a smooth and sleek touch- sensitive surface. It will present the concept of prototyping capacitive sensors on any nonconductive surface using silver-ink pens and copper tape. Topics included are capacitive sensor basics, silver-ink and copper tape, and construction technique. Measured results are presented for sensors applied to the back side of a simple acrylic sheet. 電容式感測技術（capacitive sensing ）能讓MP3 播放器或手機的使用方式顯得 更酷炫。由於觸控感測器隱藏在表面之下，因此之前充滿機械式按鈕的表面，現在 看起來既清爽又整齊；而且手指無需費力就可以輕鬆使用以往需由機械式按鈕來控 制的產品功能。為了讓大家了解這項新技術所帶來的優勢，本文提供一個設計指 南，讓設計業者知道如何在任何一種非導體的表面上，迅速建構電容式感測器原 型。 PCB 與軟板(Flex Circuit)的替代方案 想像您有一個很棒的產品點子，其中含有一個塑膠射出成形的外殼或玻璃面 板，而您想要了解用隱藏於表面之下的電容式感測器，來取代機械式按鈕的可行 性。建置電容式感測系統的第一步就是在非導體表面上排列一套導體(註1)。傳統 建置電容式感測器的方式是用PCB 或軟板，這方式不但耗時，而且也可能無法符 合您為原型開發所編列的預算。然而，要如何才能避免傳統原型製作方式所需耗費 的時間與成本，且又能開放設計程序，容許設計後期的調整呢？ 銀質油墨筆與銅箔膠帶皆可作為電容式感測原型的解決方案，因為兩者都不 貴，亦可快速製作。如圖1 的剖面圖所示，電容式感測的構想是用手當觸發物直接 靠近非導體的覆蓋層（overlay ）材料上。在原型設計時，微控制器與感測片之間用 跳線連接，以取代傳統PCB 導線。 圖 1. 電容式感測器原型技術之剖面圖。 手指 空氣 塑膠覆蓋層 銀質油墨或銅箔膠帶 連結至控制器 將感測器貼在壓克力板上 為了展示此技術，此處示範的兩個電容式感測器都貼在一片3mm 厚的壓克力 板上，其中一個用銅箔膠帶，另一個則是用銀質油墨(如圖2 與3 所示)。只要花幾 分鐘的時間就可以用手將這些導體材料黏著於壓克力板的背面。 圖 2. 兩個電容式感測器貼在一片3mm 厚的壓克力板上，左邊的感測器為銀質油 墨製成，右邊的則是銅箔膠帶。 圖 3. 銅箔膠帶結構的放大照。外圈為接地，中間的方塊則是感測片，並以跳線連 接至PSoC。 整個製作程序約一個小時，大多數的時間是花在焊接與控制IC 的連結。控制 IC 是以面朝下的方式黏著於壓克力板上。黏在壓克力板邊緣的連接頭則是用來連 結PSoC ，以進行程式編程，及資料紀錄與主機端PC 的序列連結。 銀質油墨筆 銀質「油墨」筆常用來修補電路，