智能门锁：触摸设计注意事项

在智能门锁的触摸方案中，有电感式触摸、电容式触摸、机械按键触摸，基于成本、方案成熟度、结构空间限制问题，电容式触控目前已然成为智能门锁触控的首选方案。阅读本文之前，关于电容式触摸的基本原理可查看《智能门锁：触控原理概述》。

触控设计注意事项：覆盖层选择、电磁兼容性、PCB布局走线

覆盖物选择

选择覆盖材料考虑的关键因素：电容耦合性能（介电常数）

材料上需要注意，介电常数越高，手指与传感器板之间的电容耦合性能就越好，如下几款材料，除空气、木头外，都适合用作覆盖材料。

结构上必须注意，尽量不要在传感器与覆盖材料之间留有空隙，由于空隙可能聚集水分，当温度突然改变时这些水分可能凝聚到传感器表面，导致触摸异常。

厚度上必须注意，对应不同材料触控芯片都会有最大的覆盖物厚度限制，比如大多数芯片方案玻璃的最大厚度必须控制在3mm以内，超过这个厚度，触控灵敏度明显下降。

电磁兼容性（EMC）

电磁兼容性与材料、结构、电路设计都相关；

材料上，如下为一些常用材料12kV ESD保护的最小厚度，在结构上，避免触控板与外界直接可物理接触；

电路设计上参考如下几个点：

1. 在触摸芯片VDD与GND之间并联放置0.1uf电容，起退耦和旁路作用，该电容尽量接近芯片电源；
2. 适当增大触控按键通道匹配电阻，如在按键通道引线上靠近芯片端串联100Ω电阻，可以降低脉冲电平边沿的陡峭程度，减少高次谐波。该匹配电阻是否需要预留具体参考芯片推荐设计；
3. 铺地，将触控焊盘到芯片之间的走线进行包地处理，吸收电磁辐射，另外，焊盘背面若铺地，可采用网格铺地的方式，既保证灵敏度，又可提升抗干扰能力。针对不同芯片设计效果，有些方案可能会推荐实铺地的方式

PCB布局走线

1. 尽量减少走线和触控传感器的的寄生电容，当走线缩短变窄时，走线电容会变小，有些芯片为了调节走线电容，会在芯片端预留电容位置，用以调节灵敏度；
2. 走线宽度、间隙查看芯片推荐值，以sypress Capsense推荐为例：走线不能大于7mil（0.18mm），走线必须围绕着网格接地，且走线与接地间的间隙介于 10 mil 到20 mil（0.25 mm 到 0.51 mm）之间；
3. 为避免信号串扰，不要在通信线路接近的地方走线，如果必须交叉，则需要确保交叉点呈直角

4. 使用最小的过孔数量，为了减短走线长度，可将过孔放置在传感器的导电片上

5. 接地，在感应板的顶层、底层进行接地层填充，对于实地、网格地，包括网格地与间隙的问题，由于实地、过于密集的GND会增加电容，相对降低灵敏度，因此需要在维持良好的触摸信号和增加系统抗噪能力之间进行权衡。以sypress capsense推荐为例，网格接地规格是：25%在顶层（7 mil 线路， 45 mil 间距）和 17%在底层（7 mil 线路， 70 mil 间距）

6. 在芯片选型时，可关注是否支持接近感应功能，接近感应功能可在手指尚未触碰至覆盖材料时即开启快速侦测功能，且对于水滴引发的误触发可通过加屏蔽电极的方法起到一个屏蔽处理的功能。

参考文献：

《Getting_Started_with_CapSense》

《CY8CMBR2044_CapSense_Design_Guide》