So implementieren Sie kapazitive Berührungssensoren

John Magyar
|  Created: February 21, 2017  |  Updated: February 10, 2021

So implementieren Sie kapazitive Berührungssensoren

So implementieren Sie kapazitive Berührungssensoren

Kapazitive Berührungssensoren (engl. touch sensor) sind eine kostengünstige und äußerst zuverlässige Alternative zu den konventionellen mechanischen Schaltern, die in elektronischen Steuerkonsolen verbaut werden. Doch die manuelle Erstellung oder Modifikation komplexer anbieter- oder technologiespezifischer Sensorelektroden kann ebenso schwierig wie zeitraubend sein. Da erweist es sich als Glücksfall, dass es eine automatisierte Lösung für diese Aufgabe gibt.

Was ist die  Funktionsweise kapazitiver Berührungssensoren?

Einfach gesagt basieren kapazitive Sensoren auf folgendem Prinzip: Wenn sich ein menschlicher Finger einer berührungsempfindlichen geätzten Kupferelektrode auf einer flexiblen Leiterplatte nähert, ändert sich deren elektrische Kapazität. Diese Kapazitätsänderung wird dann von einem Allzweck-Mikrocontroller oder einem dedizierten Controller für die Touchsteuerung registriert, der mit der Sensorelektrode verbunden ist. Daraufhin aktualisiert der Mikro- oder Steuerungscontroller den Zustand eines oder mehrerer digitaler Output-Signale, entsprechend seiner Programmierung.

Grundsätzlich gibt es zwei Arten kapazitiver Berührungssensoren: Eigenkapazitätssensoren (Self-Capacitance Sensors) und Gegenkapazitätssensoren (Mutual-Capacitance Sensors).

Eigenkapazitätssensoren verfügen über eine einzelne Sensorelektrode, deren Kapazität bei Berührung durch einen menschlichen Finger steigt. Dies löst dann die oben beschriebene Reaktion aus.

Dagegen bewirkt die Berührung durch einen menschlichen Finger bei Gegenkapazitätssensoren einen Rückgang der Kapazität zwischen zwei gekoppelten Sensorelektroden. Wenn diese Kapazitätsminderung an der empfangenden Elektrode festgestellt wird, wird die oben beschriebene Reaktion ausgelöst.

capacitive-touch-sErfassung durch einen kapazitiven Berührungssensor mit einem Eigenkapazitätssensor (links) und Gegenkapazitätssensoren (rechts)ensor-technology-examples

Erfassung durch einen kapazitiven Berührungssensor mit einem Eigenkapazitätssensor (links) und Gegenkapazitätssensoren (rechts)

Implementierung kapazitiver Touch Sensoren in Altium Designer®

Berührungsempfindliche Sensorelektroden – und insbesondere Radsensoren – haben extrem komplizierte Formen. Ihre manuelle Erstellung in einer PCB-Designsoftware ist eine große Herausforderung und darüber hinaus extrem zeitaufwendig – selbst für äußerst erfahrene Designer. Das gilt auch für die Größenanpassung oder Modifikation bestehender Sensoren.

Daher erfordert die Erstellung oder Modifikation von berührungsempfindlichen Sensorelektroden unbedingt eine nutzerfreundliche, automatisierte Lösung, mit der sich Berührungssensoren auf einfache Weise implementieren lassen. Eine Lösung wie Altium Designer.

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Haben Sie Fragen über das PCB-Design mit Altium? Dann sprechen Sie noch heute mit einem unserer Experten.

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With an emphasis on microprocessor systems design, John earned his Bachelor of Science degree from SUNY Polytechnic Institute. He initially worked as a design engineer in the Defense industry developing diagnostic test programs for complex PCBs. Subsequently, John has worked as a senior application engineer in the EDA industry supporting a wide range of ASIC, FPGA, and PCB design and verification solutions.

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