來源：英飛凌官方微信

電容感應技術在消費性電子、工業和汽車前面板應用中，是一種常見的介面技術選擇，取代了開關和旋鈕。 物聯網設備涵蓋消費應用、工業應用和商業應用，它們都可以從時尚的用戶介面中受益，實現產品差異化，例如：觸控顯示器、按鍵/滾動條、接近感應和智慧家居中的智慧觸控開關 等。為了提供最佳使用者體驗，觸控顯示器可能還需要支援手勢辨識、防水、手腕偵測和戴手套觸控等功能。這些功能都可以透過電容感應技術實現，以直覺的方式讓使用者與產品互動。

圖 1 觸控式家用電器（範例）

1. CAPSENSE™ 基礎知識

CAPSENSE™ 是英飛凌的電容式觸控感應技術，其工作原理是：透過測量感測器板與周圍環境之間的電容變化，來偵測觸控表面上或附近是否存在手指。 典型的電容式感測器由印刷電路板表面上尺寸合適的銅墊組成，銅墊上的非導電覆層可作為按鈕的觸控表面。 在電容式觸控應用中，通常有以下兩種感應方法。

2. 自電容感應（CSD）

圖 2 自電容感應（CSD）方法

CSD （CAPSENSE™ Sigma-Delta）是英飛凌的專有自電容感應方法。 該感知器其實就是一個連接到 PSoC™ MCU 接腳的導電體。 感測器可以使用 PCB 上的銅墊、印刷在觸控螢幕玻璃上的 ITO 或氧化銀等透明材料構造，甚至可以是印刷在非導電材料上的導電塗料，或只是一根簡單的電線。 高性能觸控感應引擎可以測量電極與接地之間的電容。 觸控韌體庫中的演算法可以識別觸控模式和使用者互動。 自電容感應通常用於支援單指操作的介面，例如：按鍵、捲軸、接近感應器和單指操作觸控螢幕。

3. 互電容感應（CSX）

圖 3 互電容感應（CSD）方法

CSX 是英飛凌的專有互電容感應方法。 顧名思義，互電容感應的工作原理是，測量兩個電極，即發射（Tx）和接收（Rx） 電極之間的電容變化。 將手指放在 Tx 和 Rx 電極之間時，CM 會減少，隨著 CM 減小，Rx 電極接收到的電荷也會減少。 電容感應系統會透過測量 Rx 電極接收到的電荷量，來偵測有無觸摸。 互電容感應的應用範例包括，可以同時偵測多指觸控的觸控螢幕。

4. 設計堅固耐用的觸控 HMI 解決方案的 4 大挑戰

打造可靠耐用的電容感應系統，對嵌入式設計人員而言頗具挑戰性。 在觸控面板偵測手指觸摸，需要測量飛法（fF）等級的電容。 許多噪音源都可能影響測量、干擾操作，並導致觸摸誤測。 這些噪音源包括但不限於：環境因素、液體、金屬物體、灰塵、水分、潮濕、極端溫度或電噪聲，例如：其他設備的傳導噪音和輻射噪音。 觸控介面必須在所有這些條件下可靠工作，並滿足 EMC & EMI 和行業規範要求。

設計優異可靠的觸控 HMI，應考慮穩健性、反應速度、低功耗以及外觀美學。

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