Przycisk „dotykowy” na płytce drukowanej

Czy można użyć padu PCB jako przycisku? Myślę o użyciu go do włączenia curcuit, który powinien być włączony tylko wtedy, gdy użytkownik trzyma go w rękach.

Jako inspirację wykorzystałem pady używane na miękkich przyciskach na klawiaturze lub kalkulatorach:

Wiem, że ludzkie ciało ma dość wysoką rezystancję, więc jaki byłby odpowiedni obwód do wykrywania wejścia dotykowego? Tylko nagi sprzęt. Nie chcę tutaj używać żadnego mikrokontrolera.

Ze względów niezawodności nie wybrałbym konstrukcji z otwartą bramą i polegałbym na szumie 50 Hz. Prawdopodobnie może działać, ale twój pomysł użycia przeplecionych palców powinien działać całkiem dobrze.

Rezystancja suchej skóry wynosi między 1k a 100k, więc możesz pomyśleć o tranzystorze NMOS (znajdź taki z ochroną ESD) i dużym obniżeniu np. 1M om. Następnie możesz użyć palca jako rezystora podciągającego, aby włączyć mosfet.

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Możesz także użyć tranzystora bipolarnego (lub Darlingtona), są one mniej podatne na defekty ESD, ale w razie potrzeby nie mogą dostarczyć dużego prądu na wyjściu, więc musisz buforować wyjście.

Czujnik pojemnościowy byłby alternatywnym rozwiązaniem, ale wymaga bardziej skomplikowanego obwodu.

Możliwe jest użycie rezystancyjnych podkładek połączeniowych, jak pokazano, ale podkładki pojemnościowe są ogólnie lepsze. Podkładki oporowe pozostawiają bezpośrednie połączenie z obwodem otwartym na zewnątrz. Są zatem podatne na uszkodzenia spowodowane wyładowaniami elektrostatycznymi i hałasem.

Pady pojemnościowe są lepszą metodą, chociaż do wykrycia wymagają nieco więcej oprogramowania układowego, przynajmniej jeśli chcesz to zrobić dobrze. Należy pamiętać, że aby uzyskać nawet podstawową odporność na szum, podkładki oporowe również wymagają oprogramowania układowego. Podłączenie dwóch padów do czegoś wrażliwego, takiego jak bramka FET, jest złym pomysłem. Nie będzie można anulować trybu wspólnego i innych dźwięków otoczenia.

Oto układ małej płytki, którą ostatnio zrobiłem tylko po to, aby zbadać przyciski pojemnościowe:

Podkładki są małymi dyskami o średnicy 150 mil (3,8 mm) i są otoczone ziemią na górnej warstwie. Mikrokontroler to PIC 16LF1786. To i wszystkie inne części, które nie są przeznaczone do bezpośredniego kontaktu z użytkownikiem, są zamontowane na spodzie tej dwuwarstwowej płyty.

PIC nieustannie skanuje elektrody. Kiedy wykryje zmianę w wciśniętym / zwolnionym sensie pada, wysyła komunikat przez port szeregowy, aktualizuje światła w prawym górnym rogu i emituje sygnał dźwiękowy po naciśnięciu.

Do testowania mogę regularnie wysyłać PIC do swoich wartości wewnętrznych dla nacisku każdej podkładki. Oto wykres wszystkich pięciu surowych wartości zmysłowych, oprócz ogólnego stanu cyfrowego polegającego na naciśnięciu czegoś, gdy naciskam palcem kolejno każdy pad:

Jak widać, odporność na hałas jest wyjątkowa. Nawet najsłabszy sygnał był znacznie wyższy niż 300, podczas gdy szum wynosił około 2 lub więcej.

Karmazynowy ślad oznaczony jako „Wciśnięty” pokazuje OR poszczególnych stanów naciśnięcia przycisku. Jego poziomy pokazują progi prasowe i prasowe. W tym przypadku jest dużo dodatkowego sygnału, który nie jest używany. Te konkretne progi zostały zmodyfikowane, aby były w stanie tolerować kilka warstw papieru nad przyciskami.

Oczywiście istnieje sprytna obsługa linii przycisków i przetwarzania, nawet jeśli sam tak mówię, ale wyraźnie wyniki są osiągalne przy dość skromnym mikrokontrolerze.

Używam tego w prawdziwym produkcie, w którym ta sama mikro zarządza także wyświetlaniem postaci. To podstawowy podsystem interfejsu użytkownika, który planuję ponownie wykorzystać w kilku przyszłych produktach. Łączy się z głównym kontrolerem systemu przez port szeregowy. Główny kontroler wysyła polecenia do zapisu na wyświetlaczu i odbiera asynchroniczne komunikaty za każdym razem, gdy zmienia się stan przycisku.