Quanto sarebbe possibile utilizzare un rivelatore capacitivo attraverso un vetro spesso 5 mm con uno spazio tra PCB e vetro?

Sto cercando un progetto che dovrebbe avere una sorta di rilevamento del tocco attraverso un tavolo di vetro spesso 5 mm.

Sarebbe possibile utilizzare un PCB con schemi appropriati e un microcontrollore mTouch / QTouch / capSense con esso su un lato del vetro e aspettarsi che sia in grado di rilevare il tocco sull'altro lato del vetro se c'è spazio tra il PCB e il bicchiere? Sto pensando di avere i LED SMD sul lato del PCB vicino al vetro. Anche le idee per colmare il divario sono benvenute.

Ho fatto qualche ricerca su questo e ho visto che alcune persone qui sono riuscite a far funzionare i sensori gapless attraverso il vetro, ma non sono sicuro di come funzionerebbe con il gap in esso.

L'immagine sotto la dimensione dello spazio selezionato di 0,5 mm funziona bene per dirigere i campi di frange attraverso 10 mm di vetro sovrapposto. Qui la dimensione del pulsante = spessore del vetro aggiunge 5 mm per una migliore risposta. Avrai bisogno di supporto meccanico per il vetro e sicuramente avrai bisogno di plexiglass o equivalente per accoppiare binari su bottone a vetro. quindi lo spessore complessivo di 10 mm è pratico, forse un po 'di più.

Con opportuni distanziatori in plexiglass tra bordo e vetro per riempire il traferro sopra i pulsanti, penso che sia molto fattibile. ma senza quello sarebbe molto rischioso.

È possibile lasciare spazi vuoti con riempimento di spazio in vetro e plexiglass su ogni traccia dito e traccia di terra oltre 10 mm, ma con spazio d'aria forse solo ~ 1 mm è pratico con protezione da terra attorno al pad RF a causa del basso accoppiamento capacitivo dell'aria al vetro.

Il vetro da 8 mm equivale al traferro di 1 mm e sono necessari un traferro di 5 mm più il vetro, quindi considerare i cuscinetti in silicone per riempire la geometria estesa, supportare il vetro e colmare il vuoto in modo che il cuscinetto per le dita possa chiudere i cuscinetti di plastica del condensatore RF sotto la superficie. Finché la capacità del gap è maggiore del gap del dito di <1pF. BTW 1pF è di circa 10 KΩ a 24 MHz

I giunti interni SMD in filo d'oro possono essere sollecitati dal vetro. Puoi usare il vetro affumicato o verniciato con maschera al silicone per riempire il vuoto sopra i sensori sotto il vetro? che può funzionare sollevando la costante dielettrica sui pad e dando il vantaggio della rigidità strutturale e diffondendo l'indicatore LED sul punto del touchpad o per l'uso come indicatori di feedback.

A parte questo, forse puoi usare le coppie di riflettori dell'emettitore IR per i punti del touch pad per il vetro touchless semplicemente puntando vicino alla coppia dell'emettitore.detector impostata sulla soglia di prossimità corta.

Puoi anche utilizzare distanziatori in plexiglass che estendono la forma del tampone al vetro, che hanno entrambi valori epsilon simili di 8 e utilizzano un adesivo sottile sul lato componente e distanziatori simili attorno ai LED per proteggere e il vetro sottile dalle deformazioni.

Questo proviene da un foglio di calcolo Cypress

Parametri di input Valore Unità

Spessore overlay 2 mm Overlay - Costante dielettrica 2,8 farad / m Capacità di traccia per pollice 2 pF

Diametro minimo consigliato del pulsante
(basato su una risposta minima di 0,25 pF)
Condizioni di rumore - Basso (0,05 pF di rumore) 7 mm Condizioni di rumore - Medio (0,075 pF di rumore) 9 mm Condizioni di rumore - Alto (0,1 pF di rumore) 11 mm

Lunghezza massima della traccia
Condizioni di rumore - Bassa (rumore 0,05 pF) 400 mm Condizioni di rumore - Media (rumore 0,075 pF) 387 mm Condizioni di rumore - Alta (rumore 0,1 pF) 374 mm

Pulsante all'altezza da terra 2 mm

I sensori tattili capacitivi misurano i cambiamenti di capacità. La capacità per un condensatore a piastra parallela è di circa C = A / d.

Se un dispositivo con rilevamento del cappuccio funziona bene con una variazione di 1 pf di capacità quando la superficie superiore del vetro è a 1 mm di distanza dai cuscinetti metallici, non può dire la differenza - e funzionerà altrettanto bene - se puoi rigare le cose in modo da ottenere lo stesso cambio di capacità di 1 pf quando la superficie superiore del vetro è a 10 mm di distanza.

Un modo per farlo è con il semplice ridimensionamento. Se si desidera una distanza vetro + airgap (d) è 64 volte maggiore rispetto alle schede demo capsense, utilizzare circa 64 volte l'area (A) - rendere i cuscinetti metallici 8 volte più larghi e 8 volte più alti, e invece di usare 1 punta di un dito, usa l'intera mano.

Poiché ogni 1 mm di spazio d'aria aggiuntivo è circa pari a 5 mm di spessore del vetro aggiuntivo (la permittività relativa del vetro è circa 5 volte maggiore dell'aria), la maggior parte delle persone cerca di premere le piastre di rilevamento del tappo direttamente contro il vetro senza alcun vuoto d'aria. Un modo per farlo è utilizzare molle metalliche per collegare elettricamente il metallo sul retro dei cuscinetti di vetro sul PCB. Il metallo della molla stessa potrebbe essere adeguato. Alcune persone attaccano piastre di metallo alle molle e lasciano che le molle premano le piastre contro il vetro. Altre persone incollano lastre conduttive trasparenti sul vetro. (Vedere la sezione 3.5.3 di "AN2869: Linee guida per la progettazione di applicazioni di rilevamento tattile" , sezione 4.3.2 di "AN0040: Progettazione hardware per tocco capacitivo" , prototipi pericolosi:"Nota app: utilizzo di molle Philipp per la creazione di tasti a sfioramento" , sezione 3.3.1 di "QTAN0079: pulsanti, cursori e ruote: guida alla progettazione dei sensori" , ecc.)