Wie realisierbar wäre es, einen kapazitiven Detektor durch 5 mm dickes Glas mit einem Spalt zwischen Leiterplatte und Glas zu verwenden?

Ich recherchiere für ein Projekt, das eine Art Berührungserkennung durch einen 5 mm dicken Glastisch benötigen würde.

Wäre es möglich, eine Leiterplatte mit geeigneten Mustern und einen mTouch / QTouch / capSense-Mikrocontroller auf einer Seite des Glases zu verwenden und zu erwarten, dass er Berührungen auf der anderen Seite des Glases erkennen kann, wenn zwischen der Leiterplatte ein Spalt besteht und das Glas? Ich denke daran, SMD-LEDs an der Seite der Leiterplatte in der Nähe von Glas zu haben. Ideen, um die Lücke zu schließen, sind ebenfalls willkommen.

Ich habe einige Nachforschungen angestellt und festgestellt, dass es einigen Leuten hier gelungen ist, lückenlose Sensoren durch Glas arbeiten zu lassen, aber ich bin mir nicht sicher, wie dies mit der Lücke darin funktionieren würde.

Das Bild unter der ausgewählten Spaltgröße von 0,5 mm eignet sich gut zum Lenken der Randfelder durch 10 mm Glasüberzug. Hier fügen Sie Knopfgröße = Glasdicke 5 mm für eine bessere Reaktion hinzu. Sie benötigen mechanische Unterstützung für das Glas und benötigen auf jeden Fall Plexiglas oder ein gleichwertiges Mittel, um Spuren auf Knopf und Glas zu koppeln. Eine Gesamtdicke von 10 mm ist also praktisch, möglicherweise etwas mehr.

Mit geeigneten Plexiglas-Abstandshaltern zwischen Brett und Glas, um den Luftspalt über den Knöpfen zu füllen, halte ich es für sehr machbar. aber ohne das wäre sehr riskant.

Lückenlos mit Glas und Plexiglas-Spaltfüllung über jeder Fingerspur und Bodenspur über 10 mm ist möglich, aber mit Luftspalt sind möglicherweise nur ~ 1 mm mit Bodenschutz um das HF-Pad aufgrund der geringen kapazitiven Kopplung von Luft mit Glas praktisch.

8 mm Glas entspricht 1 mm Luftspalt und Sie benötigen 5 mm Luftspalt plus Glas. Betrachten Sie daher Silikonkissen, um die Geometrie zu erweitern, das Glas zu stützen und den Spalt zu überbrücken, damit das Fingerpad die Kunststoffkissen des HF-Kondensators unter der Oberfläche schließen kann. Solange die Spaltkapazität größer ist als der Fingerspalt von <1 pF. BTW 1pF liegt bei 24 MHz bei etwa 10 kΩ

SMD-Golddrahtbond-Innenverbindungen können durch das Glas belastet werden. Können Sie geräuchertes oder maskiertes Glas mit Silikon verwenden, um die Lücke über den Sensoren unter dem Glas zu füllen? Dies kann dazu führen, dass die Dielektrizitätskonstante über den Pads erhöht wird und der Vorteil der strukturellen Steifigkeit besteht und die LED-Anzeige über den Touchpad-Punkt oder zur Verwendung als Rückkopplungsindikatoren verteilt wird.

Nebengedanke für diese Angelegenheit Vielleicht können Sie IR-Emitter-Refektorpaare für Touchpad-Punkte für berührungsloses Glas verwenden, indem Sie einfach in die Nähe des Emitter-Detektor-Paares zeigen, das auf einen kurzen Näherungsschwellenwert eingestellt ist.

Sie können auch Plexiglas-Abstandshalter verwenden, die die Pad-Form auf das Glas ausdehnen. Beide haben ähnliche Epsilon-Werte von 8 und verwenden einen dünnen Klebstoff auf der Komponentenseite und ähnliche Abstandshalter um LEDs, um das dünne Glas vor Überlastung zu schützen.

Dies stammt aus einer Cypress-Tabelle

Eingabeparameter Werteinheiten

Überlagerungsdicke 2 mm Überlagerung - Dielektrizitätskonstante 2,8 Farad / m Spurkapazität pro Zoll 2 pF

Empfohlener Mindestknotendurchmesser
(basierend auf einer Fingerreaktion von mindestens 0,25
pF ) Geräuschbedingungen - Niedrig (0,05 pF Geräusch) 7 mm Geräuschbedingungen - Mittel (0,075 pF Geräusch) 9 mm Geräuschbedingungen - Hoch (0,1 pF Geräusch) 11 mm

Maximale Spurlänge
Rauschbedingungen - Niedrig (0,05 pF Rauschen) 400 mm Rauschbedingungen - Mittel (0,075 pF Rauschen) 387 mm Rauschbedingungen - Hoch (0,1 pF Rauschen) 374 mm

Knopf zur Bodenfreiheit 2 mm

Kapazitive Berührungssensoren messen Kapazitätsänderungen. Die Kapazität für einen Parallelplattenkondensator beträgt ungefähr C = A / d.

Wenn ein Cap-Sense-Gerät mit einer Kapazitätsänderung von 1 pf gut funktioniert, wenn die Oberseite des Glases 1 mm von den Metallpads entfernt ist, kann es keinen Unterschied feststellen - und es funktioniert genauso gut - wenn Sie können die Dinge so aufrüsten, dass wir ungefähr die gleiche Änderung der Kapazität von 1 pf erhalten, wenn die Oberseite des Glases 10 mm entfernt ist.

Eine Möglichkeit, dies zu tun, ist die einfache Skalierung. Wenn Sie möchten, dass der Abstand zwischen Glas und Luftspalt (d) 64-mal so groß ist wie auf den Capsense-Demo-Boards, verwenden Sie ungefähr die 64-fache Fläche (A). Machen Sie die Metallpads stattdessen 8-mal so breit und 8-mal so hoch Wenn Sie 1 Fingerspitze verwenden, verwenden Sie Ihre gesamte Hand.

Da jeder zusätzliche Luftspalt von 1 mm ungefähr 5 mm zusätzlicher Glasdicke beträgt (die relative Permittivität von Glas beträgt ungefähr das Fünffache von Luft), versuchen die meisten Menschen, die Cap-Sense-Platten ohne Glas direkt gegen das Glas zu drücken Luftspalt. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, Metallfedern zu verwenden, um Metall auf der Rückseite der Glaspads auf der Leiterplatte elektrisch zu verbinden. Das Metall der Feder selbst könnte ausreichend sein. Einige Leute befestigen Metallplatten an den Federn und lassen die Federn die Platten gegen das Glas drücken. Andere Leute kleben leitfähige transparente Platten auf das Glas. (Siehe Abschnitt 3.5.3 von "AN2869: Richtlinien zum Entwerfen von Berührungserkennungsanwendungen" , Abschnitt 4.3.2 von "AN0040: Hardware-Design für kapazitive Berührungen" , gefährliche Prototypen :"App-Hinweis: Verwenden von Philipp-Federn zum Erstellen von Touch-Tasten" , Abschnitt 3.3.1 von "QTAN0079: Tasten, Schieberegler und Räder: Sensor Design Guide" usw.)