PCB「タッチ」ボタン

PCBパッドをボタンとして使用できますか？これを使用して、ユーザーが手に持ったときに有効になるはずの回路をオンにすることを考えています。

インスピレーションとして、キーボードのソフトタッチボタンや電卓で使用されているパッドを使用しました。

人体の抵抗はかなり高いので、タッチ入力を検出する適切な回路は何でしょうか？ベアハードウェアのみ。ここではマイクロコントローラーを使いたくありません。

信頼性の理由から、私はオープンゲート設計を採用せず、50Hzノイズに依存しません。おそらく機能するかもしれませんが、インターリーブされた指を使用するというあなたのアイデアは非常にうまく機能するはずです。

乾燥肌の抵抗は1kから100kの間のどこかであるため、NMOSトランジスタ（ESD保護付きのもの）と、たとえば1Mオームの大きなプルダウンを考えることができます。次に、指をプルアップ抵抗として使用して、MOSFETをオンにします。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

また、バイポーラ（またはダーリントン）トランジスタを使用することもできます。これらのトランジスタはESD欠陥に対して脆弱ではありませんが、必要に応じて出力に大電流を供給できないため、出力をバッファする必要があります。

静電容量センサーは代替ソリューションですが、より複雑な回路が必要です。

あなたが示すように抵抗性接続パッドを使用することは可能ですが、一般的に容量性パッドの方が優れています。抵抗性パッドは、回路への直接接続を外部に開放したままにします。そのため、静電放電やノイズによる損傷を受けやすくなっています。

容量性パッドはより良い方法ですが、少なくともうまく機能させたい場合は、感知するファームウェアが少し必要になります。初歩的なノイズ耐性を得るには、抵抗性パッドにもファームウェアが必要です。2つのパッドをFETのゲートのような敏感なものに接続することは悪い考えです。コモンモードやその他の周囲のノイズをキャンセルすることはできません。

これは、容量性ボタンを研究するために最近行った小さなボードのレイアウトです。

キャップパッドは、直径150ミル（3.8 mm）の小さなディスクで、それ以外の場合は最上層のグラウンドで囲まれています。マイクロコントローラはPIC 16LF1786です。この2層ボードの底面には、ユーザーと直接やり取りするためのものではない他のすべての部品が取り付けられています。

PICは継続的にパッドをスキャンします。パッドの押された/離された感覚の変化を検出すると、シリアルポートを介してメッセージを送信し、右上のライトを更新し、プレス時にビープ音を発します。

テストのために、PICに定期的に各パッドの圧力の内部値を送信させることができます。以下は、指で各パッドを連続して押したときの、何かが押されたデジタル状態に加えて、5つの生のセンス値すべてのプロットです。

ご覧のとおり、ノイズ耐性は非常に優れています。最も弱い信号でさえ300をはるかに超えていましたが、ノイズは±2程度でした。

「押された」というラベルの付いたマゼンタのトレースは、個々のボタンが押された状態のORを示します。そのレベルは、プレスとリリースのしきい値を示しています。この場合は使用されない余分な信号がたくさんあります。これらの特定のしきい値は、ボタンの上にある紙の数層を許容できるように調整されました。

もちろん、私が自分でそう言ったとしても、ボタンラインと処理の巧妙な処理はありますが、明らかに控えめなマイクロコントローラーで結果を達成できます。

同じマイクロが文字表示も管理している実際の製品で使用しています。これは、将来のいくつかの製品で再利用する予定の基本的なユーザーインターフェイスサブシステムです。シリアルポートを介してメインシステムコントローラーに接続します。メインコントローラは、ディスプレイに書き込むためのコマンドを送信し、ボタンの状態が変化するたびに非同期メッセージを受信します。