如何使用“金属电容式”触摸系统创建界面

作为用户界面，电容式触摸具有多个优点。它功耗低，成本低，易于实现，机械性能可靠，并且允许设计人员在按钮形状方面有很大的自由度。然而，尽管具有所有优点，但是电容触摸的场效应性质仍然具有一些局限性。

• 标准电容式触摸系统通常无法通过金属覆盖层工作。
• 它需要特殊的软件才能在具有辐射和/或传导噪声的环境中运行。
• 在水或其他污染物存在的情况下阅读按钮可能很困难。
• 对于依赖盲文的视障用户来说，这是个问题。
• 通过手套检测触摸是否有困难。

Microchip的新型Metal Over Capacitive用户界面系统克服了所有这些限制，而不会降低功耗或简化设计。本应用笔记介绍了如何使用“金属电容式”触摸系统创建界面。

操作理论

在传统的电容系统中，用户通过将手指放在传感器附近来更改触摸传感器的电容。然后，用户的手指形成电容器的第二块板，从而提高传感器的电容。

帽上金属触摸系统使用导电目标，该目标悬在电容式触摸传感器上方，以形成电容器的第二极板。当用户在目标上施加向下的压力时，目标的最终变形会将其移近电容传感器。间距的变化产生电容的变化，然后由微控制器测量。参见图1A，以了解典型的金属电容式触摸传感器的横截面。图1B演示了由于用户的按压而引起的变形。

电容上金属的横截面（未压制）

电容上金属的横截面（压制）

图1C显示了一种替代配置，该配置采用了结合到塑料面板层背面的金属标靶。在此配置中，目标可以是粘合到塑料面板背面的金属薄板，也可以是飞散到塑料板上的金属。

使用塑料靶的金属（压制）横截面

机械设计

系统的机械设计涉及5个因素：

• 面板层的厚度
• 按钮的大小
• 按钮间距
• 用于将隔离层和目标层粘合到PCB的粘合剂
• 间隔层的厚度