帶LED和LCD的穿透式觸控厚玻璃

對之前博文介紹的神奇技術(shù)不感興趣？那么來看看這個吧：一直以來，我們持續(xù)研究穿透式玻璃觸控應(yīng)用，終于成功作出改進。通過采用MSP430?微控制器（MCU）和CapTIvate?技術(shù)（MSP430FR2633），我們實現(xiàn)了對發(fā)光二極管（LED）和液晶顯示器（LCD）的按鈕點擊控制，而不再是不僅僅局限在通過玻璃實現(xiàn)低功耗觸控的參考設(shè)計（TIDA-00343）所描述的按鈕感應(yīng)功能。圖1是帶LCD的穿透式觸控玻璃參考設(shè)計（TIDA-00494）的方框圖。

如果您回想我之前的博文就會了解過程設(shè)備操作人員每天都需要通過鍵盤實現(xiàn)編程功能。該鍵盤封裝在帶有厚玻璃窗的擰緊式防爆金屬外殼內(nèi)，本地讀數(shù)通過LCD顯示（見圖2）。

圖2：TIDA-00494穿透式玻璃觸控參考設(shè)計

工廠自動化和過程控制設(shè)計師一直努力找尋能夠讓操作人員無需花時間打開外殼就能與防爆現(xiàn)場傳送器實現(xiàn)交互的方法。

讓我們想想有哪些現(xiàn)有的技術(shù)能夠解決這一問題：

紅外技術(shù)能夠通過手指接近傳感器時引起的光線變化檢測按鈕點擊動作。不過，這一技術(shù)在工業(yè)環(huán)境中并不可靠。因為，如果按鈕區(qū)域的玻璃上沾有油漬、塵垢或斑點，可能會導(dǎo)致觸控檢測失誤。

磁性裝置解決方案需要配備一個磁開關(guān)，當檢測到附近有強磁場時便會關(guān)閉。但是用戶手里需要隨時準備一支磁性筆用來產(chǎn)生磁場。

電容技術(shù)卻能夠解決這些問題；此外，由于增添按鈕僅意味著向PCB增加額外的銅材料，因此按鈕的數(shù)量并不影響應(yīng)用的價格。

我們通過眾多測試證明了CapTIvate?技術(shù)的穩(wěn)健性，包括裸手觸控、戴手套觸控，甚至還嘗試了創(chuàng)建誤觸場景。在每場測試中，我們采集了1000個點擊按鈕時的樣本和1000個未執(zhí)行任何操作的樣本。然后計算出每個事件的平均值和標準差，用以估算按鈕的信噪比（SNR）和串擾。

如果要確保按鈕被觸控到的概率等于99.73%，SNR必須大于9.5dB。如果要確保按鈕點擊不會影響到相鄰的按鈕，串擾也必須大于9.5dB。測試結(jié)果符合該等閾值，見圖3。

電容技術(shù)在玻璃和PCB之間所需氣隙方面有其局限性（我在之前的博文里也提到過），其要求該氣隙應(yīng)盡可能小。

雖然參考設(shè)計中電極板與10 mm厚的玻璃之間足有2mm的氣隙，其仍能檢測到裸手觸控和戴手套觸控的動作，并僅利用一塊芯片就能在LED和LCD上給出反饋。

審核編輯：金巧